以CO2和H2為原料合成甲醇（CH3OH）對減少碳排放具有重要意義。CO2加氫制備甲醇的路線如圖：
（1）乙醇胺（HOCH2CH2NH2）可用做CO2捕集劑。乙醇胺溶液能夠吸收和釋放CO2的原因是 乙醇胺含有氨基，有堿性，可與二氧化碳和水反應生成鹽，該鹽在較低溫度下又可以充分分解為乙醇胺和二氧化碳；乙醇胺含有氨基和羥基，具有很好的水溶性乙醇胺含有氨基，有堿性，可與二氧化碳和水反應生成鹽，該鹽在較低溫度下又可以充分分解為乙醇胺和二氧化碳；乙醇胺含有氨基和羥基，具有很好的水溶性。
（2）氫氣和二氧化碳在Cu/ZrO2催化劑作用下，在180～280℃溫度條件下合成甲醇。該反應為放熱反應。催化過程可解釋為“吸附-活化-解離”的過程。催化反應機理如圖1所示。
①合成甲醇的副反應是 H2+CO2180～280℃Cu/ZrO2H2O+COH2+CO2180～280℃Cu/ZrO2H2O+CO。
②根據(jù)元素電負性的變化規(guī)律，圖1中步驟（Ⅰ）可描述為 H的電負性大于Cu,在銅晶格的表面，氫氣分子斷裂為H原子，通過化學鍵結合在銅晶格表面；O的電負性大于C，二氧化碳分子中的C帶正電，O帶負電，C與吸附在氧化鋯晶格表面的OH上的O原子結合，二氧化碳中的O與氧化鋯晶格中的鋯離子（+4）結合，從而形成活性中間體H的電負性大于Cu,在銅晶格的表面，氫氣分子斷裂為H原子，通過化學鍵結合在銅晶格表面；O的電負性大于C，二氧化碳分子中的C帶正電，O帶負電，C與吸附在氧化鋯晶格表面的OH上的O原子結合，二氧化碳中的O與氧化鋯晶格中的鋯離子（+4）結合，從而形成活性中間體。
③CO2的轉化率和CH3OH的選擇性隨反應溫度的變化如圖2所示。實驗測得反應過程中CH3OH產率隨溫度升高先增大后減小，其原因可能是 隨著溫度升高，反應加快，甲醇產率逐步加大；溫度升高，合成甲醇的選擇性降低，導致甲醇產率降低；當產率達到最大值后，溫度繼續(xù)升高，平衡向著逆反應方向移動，使甲醇產率降低隨著溫度升高，反應加快，甲醇產率逐步加大；溫度升高，合成甲醇的選擇性降低，導致甲醇產率降低；當產率達到最大值后，溫度繼續(xù)升高，平衡向著逆反應方向移動，使甲醇產率降低。
（3）甲醇作為一種高能量密度的能源載體，具有廣闊的發(fā)展前景。燃料的能量密度=常溫常壓下燃料燃燒反應放出的熱（kJ）常溫常壓下燃料的體積（m3）。
①甲醇作為燃料電池的燃料。某甲醇直接燃料單電池的部分結構如圖3所示。該電池的負極反應式為 CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+。
②甲醇催化重整制氫。在一定溫度和催化劑作用下，車載甲醇可直接轉變?yōu)闅錃?，從而為氫氧燃料電池提供氫源。已知氫氣和甲醇的熱值分別為143kJ?g-1和23kJ?g-1，與車載氫氣供能模式相比，車載甲醇供能模式的優(yōu)勢是 甲醇常溫下為液體，氫氣常溫下為氣體，相同質量的情況下，甲醇的體積遠小于氫氣，從而使甲醇的能量密度遠大于氫氣甲醇常溫下為液體，氫氣常溫下為氣體，相同質量的情況下，甲醇的體積遠小于氫氣，從而使甲醇的能量密度遠大于氫氣。
180
～
280
℃
C
u
/
Z
r
O
2
180
～
280
℃
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u
/
Z
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常溫常壓下燃料燃燒反應放出的熱
（
k
J
）
常溫常壓下燃料的體積
（
m
3
）
【答案】乙醇胺含有氨基，有堿性，可與二氧化碳和水反應生成鹽，該鹽在較低溫度下又可以充分分解為乙醇胺和二氧化碳；乙醇胺含有氨基和羥基，具有很好的水溶性；H2+CO2H2O+CO；H的電負性大于Cu，在銅晶格的表面，氫氣分子斷裂為H原子，通過化學鍵結合在銅晶格表面；O的電負性大于C，二氧化碳分子中的C帶正電，O帶負電，C與吸附在氧化鋯晶格表面的OH上的O原子結合，二氧化碳中的O與氧化鋯晶格中的鋯離子（+4）結合，從而形成活性中間體；隨著溫度升高，反應加快，甲醇產率逐步加大；溫度升高，合成甲醇的選擇性降低，導致甲醇產率降低；當產率達到最大值后，溫度繼續(xù)升高，平衡向著逆反應方向移動，使甲醇產率降低；CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；甲醇常溫下為液體，氫氣常溫下為氣體，相同質量的情況下，甲醇的體積遠小于氫氣，從而使甲醇的能量密度遠大于氫氣
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【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：18引用：1難度：0.5
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1．升高溫度，下列數(shù)據(jù)不一定增大的是（ ?。?/h2>
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2．催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生以下兩個平衡反應。下列有關說法不正確的是（ ）
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3．現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化，既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放，又可以擴大水煤氣的用途．甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
（1）如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線．
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②以下有關說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下，容器內的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
b.一定條件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產率
d.某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉化率為80%
（2）已知在常溫常壓下①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-akJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-bkJ?mol-1③H2O（g）=H2O（1）△H=-ckJ?mol-1
則：CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=kJ?mol-1
（3）2009年10月，中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示．
①該電池正極的電極反應式為．
②工作一段時間后，當6.4g甲醇完全反應生成CO2時，有個電子發(fā)生轉移．
（4）以上述電池做電源，用圖3所示裝置，在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是、（用相關的電極反應式和離子方程式表示）發(fā)布：2024/12/30 14:0:1組卷：25引用：3難度：0.5