Question

CO₂ 的资源化利用能有效减少 CO₂ 排放，充分利用碳资源。

⑴在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。

①写出钙化作用的离子方程式_____。

②同位素示踪法证实光合作用释放出的O₂ 只来自于H₂O。用¹⁸O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：

______________+________________

⑵电解法转化 CO₂ 可实现 CO₂ 资源化利用。电解 CO₂ 制 HCOOK 的原理示意图如下。

①阴极的电极反应式为_____。

②电解一段时间后，阳极区KHCO₃ 浓度下降，原因是______________________________________。

⑶CO₂ 催化加氢合成二甲醚是一种 CO₂ 转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO₂(g) + H₂(g) === CO(g) + H₂O(g)    ΔH = +41.2 kJ·mol−1

反应Ⅱ：2CO₂(g) + 6H₂(g) === CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(g)    ΔH = −122.5 kJ·mol−1

在恒压、CO₂ 和H₂ 的起始量一定的条件下，CO₂ 平衡转化率和平衡时 CH₃OCH₃ 的选择性随温度的变化如图。

CH₃OCH₃ 的选择性 =2CH₃OCH₃的物质的量反应的CO₂的物质的量×100%

①温度高于300  ℃时，CO₂ 平衡转化率随温度升高而上升的原因是____________。

②220℃时，在催化剂作用下 CO₂ 与H₂ 反应一段时间后，测得 CH₃OCH₃ 的选择性为48%（图中 A 点）。反应时间和温度不变，提高 CH₃OCH₃ 选择性的措施有_________________。

A.增大压强    B.  使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂    C.  及时移走产物

Answer

Ca2+ + 2HCO3－ = CaCO3 ↓+ CO2↑+ H2O xCO2 2xH2O CO2 + 2e－ + H2O =HCOO－ + OH－ 氢氧根与碳酸氢根反应生成碳酸根和水 反应Ⅰ是吸热反应，反应向吸热反应方向移动即正向移动，反应Ⅱ是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动即逆向移动，升高温度，对反应Ⅱ的影响大于反应Ⅰ，因此CO2平衡转化率随温度升高而上升 ABC

【解析】

⑴①钙化作用是钙离子和碳酸氢根反应生成碳酸钙、二氧化碳和水；②根据质量守恒配平反应。

⑵①电解 CO2 制 HCOOK，化合价降低，在阴极反应；②分析阴极产物与碳酸氢根反应。

⑶①根据图中信息，温度高于300℃时，分析两个反应在改变温度时平衡移动谁占主要；②根据平衡移动原理及存在两个竞争的反应来分析提高CH3OCH3选择性的措施。

⑴①钙化作用是钙离子和碳酸氢根反应生成碳酸钙、二氧化碳和水，其离子方程式Ca2+ + 2HCO3－ = CaCO3 ↓+ CO2↑+ H2O；故答案为：Ca2+ + 2HCO3－ = CaCO3 ↓+ CO2↑+ H2O。

②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O，根据质量守恒得到化学方程式xCO2 + 2xH2O；故答案为：xCO2 ；2xH2O。

⑵①电解 CO2 制 HCOOK，化合价降低，在阴极反应，因此阴极的电极反应式为CO2 + 2e－ + H2O =HCOO－ + OH－；故答案为：CO2 + 2e－ + H2O =HCOO－ + OH－。

②阴极生成氢氧根，氢氧根与碳酸氢根反应生成碳酸根和水，因此电解一段时间后，阳极区KHCO3 浓度下降；故答案为：氢氧根与碳酸氢根反应生成碳酸根和水。

⑶①根据图中信息，温度高于300℃时，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是反应Ⅰ是吸热反应，反应向吸热反应方向移动即正向移动，反应Ⅱ是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动即逆向移动，升高温度，对反应Ⅱ的影响大于反应Ⅰ，因此CO2平衡转化率随温度升高而上升；故答案为：反应Ⅰ是吸热反应，反应向吸热反应方向移动即正向移动，反应Ⅱ是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动即逆向移动，升高温度，对反应Ⅱ的影响大于反应Ⅰ，因此CO2平衡转化率随温度升高而上升。

②A. 反应Ⅱ是体积减小的反应，而反应Ⅰ是等体积反应，增大压强，反应Ⅱ平衡正向移动，提高CH3OCH3选择性；B. 反应存在两个竞争的反应，因此使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂来提高CH3OCH3选择性；C. 及时移走产物CH3OCH3，能使得反应Ⅱ不断正向反应，增加CH3OCH3选择性；综上所述，答案为ABC。