我国承诺在2030年前CO2排放不再增长。因此,CO2的资源化利用成为研究的热点。
Ⅰ、磷石膏是磷酸生产过程的副产物,主要成分是石膏(CaSO4•2H2O)。用它吸收废气中的CO2可以回收有用的物质。
(1)吸收CO2时,先将磷石膏与氨水混合,再通入CO2,反应后生成(NH4)2SO4和CaCO3,写出化学反应方程式:CaSO4•2H2O+2NH3•H2O+CO2=(NH4)2SO4+CaCO3↓+3H2OCaSO4•2H2O+2NH3•H2O+CO2=(NH4)2SO4+CaCO3↓+3H2O。
(2)反应后,要检验溶液中的Ca2+已经完全转化为CaCO3,可以向反应后的上层清液中加入 碳酸钠碳酸钠试剂,若 无沉淀生成无沉淀生成(填现象),则Ca2+已经完全转化。
(3)不同温度下,磷石膏吸收CO2的吸收率如图1温度高于时,CO2的吸收率随温度的升高而降低,原因可能是 氨水易挥发,温度越高,挥发的越快氨水易挥发,温度越高,挥发的越快。

(4)在农业生产中,反应产物(NH4)2SO4可以用作 氮肥氮肥。
Ⅱ、CO2的催化加氢是其资源化利用的重要途径。查阅有关资料得到了以下一些信息:
①在化石燃料利用过程中得到的CO2、H2以及伴生的N2可在一定条件下反应生成碳酸二甲酯(DMC)、甲烷、1,3,5-均三嗪三醇等物质(见表1);
②研究表明,CO2反应的需氢量越少,生产成本越低;
③固碳理论比是指消耗的CO2与固碳产品的质量比。
表1几种CO2资源化利用产物的理论需氢量及固碳理论比
利用方式 | 原料 | 总反应方程式 | 产物 | 固碳理论比 |
酯化 | H2 | 3CO2+6H2=DMC+3H2O | 碳酸二甲酯 | 0.49 |
催化加氢 | H2 | CO2+4H2=CH4+2H2O | 甲烷 | 2.75 |
氨化 | N2、H2 | 6CO2+3N2+9H2=2C3H3N3O3+6H2O | 1,3,5-均三嗪三醇 | 1.02 |
C3H6O3
C3H6O3
。(6)CO2催化加氢的转化率(消耗的CO2量与投入CO2量的比值)随温度变化如图2所示,该反应的适宜温度为
400℃
400℃
。(7)氨化是CO2资源化利用的最佳方式,根据表1中的信息,分析其原因是
表中,虽然甲烷的固碳理论比最大,但CO2催化加氢生成CH4的理论需氢量大于CO2氨化生成1,3,5-均三嗪三醇理论需氢量,需氢量越少,生产成本越低。所以综合考虑,氨化是最佳的CO2资源化利用方式
表中,虽然甲烷的固碳理论比最大,但CO2催化加氢生成CH4的理论需氢量大于CO2氨化生成1,3,5-均三嗪三醇理论需氢量,需氢量越少,生产成本越低。所以综合考虑,氨化是最佳的CO2资源化利用方式
。【考点】物质的相互转化和制备.
【答案】CaSO4•2H2O+2NH3•H2O+CO2=(NH4)2SO4+CaCO3↓+3H2O;碳酸钠;无沉淀生成;氨水易挥发,温度越高,挥发的越快;氮肥;C3H6O3;400℃;表中,虽然甲烷的固碳理论比最大,但CO2催化加氢生成CH4的理论需氢量大于CO2氨化生成1,3,5-均三嗪三醇理论需氢量,需氢量越少,生产成本越低。所以综合考虑,氨化是最佳的CO2资源化利用方式
【解答】
【点评】
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