當今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達峰、碳中和的時間節(jié)點。因此，研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)，降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。
Ⅰ.二氧化碳利用
途徑一：與氫氣反應制甲醇CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）

	H-H	C-H	C-O	C=O	O-H
鍵能kJ/mol	436	415	326	803	464

（1）該反應的ΔH=

-49 kJ/mol

-49 kJ/mol

。
（2）總反應在起始物n（H₂）：n（CO₂）=3時，在不同條件下達到平衡，設體系中甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)為x（CH₃OH），在t=250℃下的x（CH₃OH）～p、在p=5×10⁵Pa下x（CH₃OH）～t的如右上圖所示。
圖中對應等壓過程的曲線是

b

b

，判斷的理由是

總反應ΔH＜0，升高溫度時平衡向逆反應方向移動，甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)變小

總反應ΔH＜0，升高溫度時平衡向逆反應方向移動，甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)變小

；
途徑二：與甲烷重整制氫
主反應：①CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）ΔH₁=+247kJ/mol
副反應：②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₂
③CH₄（g）?C（s）+2H₂（g）ΔH₃=+75kJ/mol
④2CO（g）?CO₂（g）+C（s）ΔH₄=-172kJ/mol
⑤CO（g）+H₂（g）?H₂O（g）+C（s）ΔH₅
（3）上述反應體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有

AD

AD

。
A．增大CO₂與CH₄的濃度，反應①、②、③的正反應速率都增加
B．移去部分C（s），反應③、④、⑤的平衡均向右移動
C．加入反應①的催化劑，可提高CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率
D．降低反應溫度，反應①～⑤的正、逆反應速率都減小
（4）目前商業(yè)化的CH₄/H₂O重整Ni基催化劑適合在高水碳比（3.0～5.0）條件下進行，在低水碳比條件下極易積炭，主要積炭反應為上述反應③（CH₄裂解）、④（CO歧化）。對積炭反應進行計算，得到溫度和壓強對積炭反應中平衡炭量的影響圖（圖a和圖b），其中表示溫度和壓強對CH₄的裂解反應中平衡炭量影響的是

圖a

圖a

（“圖a”或“圖b”），選擇在高水碳比條件下進行的理由是

CH₄的裂解反應為體積增大的吸熱反應，減小壓強或升高溫度，平衡正移，即高溫、低壓有利于反應正向進行，平衡炭量大，與圖a相符

CH₄的裂解反應為體積增大的吸熱反應，減小壓強或升高溫度，平衡正移，即高溫、低壓有利于反應正向進行，平衡炭量大，與圖a相符

。

Ⅱ.二氧化碳來源
汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的重要原因之一，治理汽車尾氣和燃煤尾氣是環(huán)境保護的重要課題。
在汽車排氣系統(tǒng)中安裝三元催化轉(zhuǎn)化器，可發(fā)生反應：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）。在某密閉剛性容器中通入等量的 CO 和 NO，發(fā)生上述反應時，c（CO） 隨溫度 （T） 和時間 （t） 的變化曲線如圖所示。

（5）反應速率v_正=k_正c²（NO）c²（CO），v_逆=k_逆c²（CO₂）c（N₂），k_正、k_逆 分別為正、逆反應速率常數(shù)，計算 a 處v_正：v_逆=

648

648

。