2022年1月24日，习近平总书记在十九届中共中央政治局第三十六次集中学习时强调，实现碳达峰碳中和是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求。因此，二氧化碳的合理利用成为研究热点。
（1）以CO₂和NH₃为原料合成尿素是利用CO₂的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应I：2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂COONH₄（s）ΔH₁=-159.5kJ/mol
反应II：NH₂COONH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）ΔH₂=+72.5kJ/mol
总反应III：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）ΔH₃
反应III的ΔH₃=

-87.0

-87.0

kJ/mol,据此判断该反应在_

低温

低温

（填“低温”、“高温”或“任意温度”）条件下能自发进行。
（2）二甲醚（CH₃OCH₃）被誉为“21世纪的清洁燃料，以CO₂、H₂为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下：
I.2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）ΔH₁=-122.5kJ/mol
II.CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）ΔH₂=+41.1kJ/mol
①在压强、CO₂和H₂的起始投料一定的条件下，发生反应I、II，实验测得CO₂平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性随温度的变化如图1所示。（已知：CH₃OCH₃的选择性=

2

×

C

H

3

OC

H

3

的物质的量

反应的

C

O

2

的物质的量

×

100%）

其中表示平衡时CH₃OCH₃的选择性的曲线是

①

①

（填“①”或“②”）；温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是

温度高于300℃时，反应II起主导作用，反应II为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，二氧化碳的转化率升高

温度高于300℃时，反应II起主导作用，反应II为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，二氧化碳的转化率升高

；为同时提高CO₂的平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性，应选择的反应条件为

b

b

（填标号）。
a.高温、高压
b.低温、高压
c.高温、低压
d.低温、低压
②对于反应II的反应速率v=v_正-v_逆=k_正p（CO₂）•p（H₂）-k_逆p（CO）•p（H₂O），其中k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压（分压=总压×物质的量分数）。
a.降低温度，k_正-k_逆

减小

减小

（填“增大”、“减小”或”不变”）；
b.在一定温度和压强下的反应II，按照n（H₂）：n（CO₂）=1：1投料，CO₂转化率为50%时，v_（正）：v_（逆）=3：4，用气体分压表示的平衡常数K_p=

0.75

0.75

。
（3）用H₂还原CO₂可以合成CH₃OH：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）。恒压下，CO₂和H₂的起始物质的量之比为1：3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜（能选择性分离出H₂O）时甲醇的产率随温度的变化如图2所示。P点甲醇产率高于T点的原因为

分子筛膜能不断分离出H₂O（g），有利于反应正向进行

分子筛膜能不断分离出H₂O（g），有利于反应正向进行

。

（4）CO₂的再利用技术是促进可持续发展的措施之一，南开大学化学学院陈军院士课题组则成功研制出新型的Na-CO₂电池，如图3是一种Na-CO₂二次电池，其中钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池放电产物为Na₂CO₃和C，则放电时正极电极反应式为

3CO₂+4e^-=2CO₃^2-+C

3CO₂+4e^-=2CO₃^2-+C

。