Question

據(jù)報(bào)道：美國(guó)海軍科學(xué)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(chǎn)短鏈不飽和烴，以作為汽油的替代品．研究發(fā)現(xiàn)，如果使用鐵作催化劑，二氧化碳與氫氣反應(yīng)產(chǎn)生30%的甲烷，其余的短鏈烴可以被用來(lái)提煉燃料．
（1）為延緩全球溫室效應(yīng)，二氧化碳捕獲和封存技術(shù)（CCS）是當(dāng)今化學(xué)的前沿技術(shù)，下列通過(guò)化學(xué)反應(yīng)捕獲二氧化碳的反應(yīng)，其原子利用率達(dá)100%的是

abd

．
（a）CO₂+CaO

600℃  .

CaCO₃
（b）K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃
（c）2Mg+CO₂

△   .

2MgO+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

ad

．
（a）用太陽(yáng)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(yīng)制氫 （d）利用核反應(yīng)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(yīng)，生成以直鏈烷烴和烯烴為主的混合物的過(guò)程．CO₂與H₂合成汽油（平均組成設(shè)為C₈H₁₈）反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

8CO₂+20H₂

催化劑

C₈H₁₈+16H₂O

．
（4）某文獻(xiàn)報(bào)道：在300℃、30MPa，以Fe、CoCl₂作催化劑條件下，CO₂和H₂反應(yīng)生成丁烷和戊烷．
①假定在一實(shí)驗(yàn)容器中充入一定量的CO₂和H₂，加入催化劑，若CO₂和H₂轉(zhuǎn)化率均為100%，產(chǎn)物只有丁烷和戊烷，n（H₂）/n（CO₂）=a，a取值范圍為：

3.2＜a＜3.25

．
②據(jù)問(wèn)題①，今有標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO₂448L，n（丁烷）/n（戊烷）=x，消耗H₂的物質(zhì)的量為y，則y=

260x+320

4x+5

 （用x表示）．

Answer 1

分析：（1）原子利用率是100%的也就是反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物；
（2）根據(jù)二氧化碳零排放解題，不能有二氧化碳生成；
（3）根據(jù)反應(yīng)物是CO₂與H₂；
（4）①用極值法，當(dāng)CO₂和H₂轉(zhuǎn)化為丁烷或者戊烷時(shí)分別求得n（H₂）/n（CO₂）；
②根據(jù)元素守恒解題．

解答：解：（1）abd為化合反應(yīng)原子利用率是100%，故答案為：abd；
（2）（a）用太陽(yáng)能光解海水制氫無(wú)二氧化碳生成；
（b）利用天然氣與水高溫催化制氫有二氧化碳生成；
（c）制取活潑金屬時(shí)消耗能量，可能有二氧化碳生成；
（d）利用核反應(yīng)堆多余的電能電解海水制氫無(wú)二氧化碳生成；
故答案為：ad；
（3）反應(yīng)物是CO₂與H₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為8CO₂+20H₂

催化劑

C₈H₁₈+16H₂O，故答案為：8CO₂+20H₂

催化劑

C₈H₁₈+16H₂O；
（4））①CO₂和H₂轉(zhuǎn)化為丁烷或者戊烷時(shí)分別求得n（H₂）/n（CO₂）為3.2和3.25，故a取值范圍為3.2＜a＜3.25，故答案為：3.2＜a＜3.25；
②CO₂448L合20摩爾，設(shè)生成戊烷K摩爾則生成丁烷Kx摩爾，從C原子守恒知：
5K+4Kx=20…（1）
再根據(jù)H和O元素守恒分別可得到：H₂O為40摩爾，其中H為80摩爾，丁烷和戊烷中總的H原子為10Kx+12K摩爾，則2=80+10Kx+12K…（2）
由（1）（2）解得y=

260x+320

4x+5

，故答案為：

260x+320

4x+5

．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道綜合題，難度較大，注意根據(jù)元素守恒解題．