CO2的固定、利用是实现“碳达标”与“碳中和”的有效路径之一。
(1)320℃左右时,在新型纳米催化剂Na-Fe3O4和HMCM-22的表面可以将CO2和H2转化为烷烃X,其过程如图所示。

①用系统命名法命名X:2-甲基丁烷2-甲基丁烷。
②已知:H2(g)+CO2(g)═H2O(g)+CO(g)ΔH=41kJ/mol6H2(g)+2CO2(g)═4H2O(g)+CH2=CH2(g)ΔH=-128kJ/mol。则2CO(g)+4H2(g)═2H2O(g)+CH2=CH2(g)ΔH=-210-210kJ⋅mol-1。
(2)利用电化学方法可将CO2有效地转化为HCOO-,装置如图所示。

①在该装置中,右侧Pt电极为 阴极阴极(填“阴极”或“阳极”);左侧Pt电极上的电极反应式为 2H2O-4e-=O2+4H+或4OH--4e-=O2+2H2O2H2O-4e-=O2+4H+或4OH--4e-=O2+2H2O。
②已知:电解效率=一段时间内生成目标产物转移电子数一段时间内电解池转移电子总数。装置工作时,阴极除有HCOO-生成外,还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下,当阳极生成氧气体积为224mL时,测得整个阴极区内的c(HCOO-)=0.017mol/L,电解效率为 85%85%。
(3)研究表明,溶液pH会影响CO2转化为HCOO-的效率。如图是CO2(以H2CO3计)在水溶液中各种存在形式的物质的量分数δ随pH变化的情况。

①pH>12时,CO2几乎未转化为HCOO-,此时CO2在溶液中的主要存在形式为 CO2-3CO2-3;
②pH=8.5时,CO2的转化效率较高,溶液中相应的电极反应式为 HCO-3+H2O+2e-=HCOO-+2OH-HCO-3+H2O+2e-=HCOO-+2OH-;在此条件下装置工作一段时间后,阴极附近溶液的pH 不变不变(填序号:a.明显增大、b.几乎不发生变化、c.明显减小)。(忽略电解前后溶液的体积变化)
一段时间内生成目标产物转移电子数
一段时间内电解池转移电子总数
CO
2
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
【答案】2-甲基丁烷;-210;阴极;2H2O-4e-=O2+4H+或4OH--4e-=O2+2H2O;85%;;+H2O+2e-=HCOO-+2OH-;不变
CO
2
-
3
HCO
-
3
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:17引用:1难度:0.7