Question

（10分）據報道：美國海軍科學家擬提取海水中溶解的二氧化碳，利用類似FT合成的方法生產短鏈不飽和烴，以作為汽油的替代品。研究發現，如果使用鐵作催化劑，二氧化碳與氫氣反應產生30%的甲烷，其余的短鏈烴可以被用來提煉燃料。

（1）為延緩全球溫室效應，二氧化碳捕獲和封存技術（CCS）是當今化學的前沿技術，下列通過化學反應捕獲二氧化碳的反應，其原子利用率達100%的是                   。

（a）CO₂ +CaO CaCO₃      （b）K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃

（c）2Mg+CO₂2MgO+C   

（d）

（2）用二氧化碳合成烴，需要提供輔助原料氫氣，下列制取氫氣的方法可行且二氧化碳零排放的是      。

（a）用太陽能光解海水制氫           （b）利用天然氣與水高溫催化制氫

（c）利用活潑金屬與海水反應制氫 （d）利用核反應堆多余的電能電解海水制氫

（3）所謂FT合成,就是CO在金屬催化劑上催化氫化反應,生成以直鏈烷烴和烯烴為主的混合物的過程。CO₂與H₂合成汽油（平均組成設為C₈H₁₈）反應的化學方程式為：                                             。

（4）某文獻報道：在300℃、30MPa,以Fe、CoCl₂作催化劑條件下，CO₂和H₂反應生成丁烷和戊烷。

①假定在一實驗容器中充入一定量的CO₂和H₂，加入催化劑，若CO₂和H₂轉化率均為100%，產物只有丁烷和戊烷， n(H₂)/n(CO₂)=a，a取值范圍為：                            。

②據問題①，今有標準狀況下的CO₂448L, n(丁烷)/n(戊烷) =x,消耗H₂的物質的量為y,則y=                      （用x表示）。

 

Answer 1

（1）abd（2分，選對1個或2個得1分，多選錯選不得分）

（2）ad（2分，選對1個得1分，多選錯選不得分）

（3）8CO₂ + 20H₂C₈H₁₈ +16H₂O（2分）

（4）①3.2<a<3.25 （2分）  ②（260x+320）/(4x+5)（2分）

解析:其原子利用率達100%的要沒有副產物生成。8CO₂ + 20H₂C₈H₁₈ +16H₂O n(H₂)/n(CO₂)=a，a取值范圍為：3.2<a<3.25。用極限法處理，有標準狀況下的CO₂0.2mol.

n(丁烷)/n(戊烷) =x,H₂的物質的量為y,則y= （260x+320）/(4x+5)（用x表示）。