为实现能源转型和绿色发展,我国承诺在2030年之前CO2的排放不再增长。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。
(3)不同温度下,磷石膏吸收CO2的吸收率如图1,温度高于65℃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,挥发越快氨水易挥发,温度越高,挥发越快。

(4)反应产物(NH4)2SO4可以用于 作氮肥作氮肥。
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
二氧化碳催化加氢生成甲烷和二氧化碳酯化加氢生成碳酸二甲酯的理论需氢量大于二氧化碳氨化生成1,3,5-均三嗪三醇的理论需氢量,生产成本低。
二氧化碳催化加氢生成甲烷和二氧化碳酯化加氢生成碳酸二甲酯的理论需氢量大于二氧化碳氨化生成1,3,5-均三嗪三醇的理论需氢量,生产成本低。
。【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;氨水易挥发,温度越高,挥发越快;作氮肥;C3H6O3;400℃;二氧化碳催化加氢生成甲烷和二氧化碳酯化加氢生成碳酸二甲酯的理论需氢量大于二氧化碳氨化生成1,3,5-均三嗪三醇的理论需氢量,生产成本低。
【解答】
【点评】
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