【题目】CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为__________(写离子符号);若所得溶液pH=10,溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)__________。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(2)CO2与CH4经催化重整不仅可以制得合成气,还对温室气体的减排具有重要意义。催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(s) △H=-75kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(s) △H=-394kJ·mol-1
C(s)+ O2(g)=CO(s) △H=-111kJ·mol-1
①该催化重整反应的△H=__________。有利于提高CH4平衡转化率的条件是__________(填标号)。
A 低温低压 B 低温高压 C 高温低压 D 高温高压
某温度下,在体积为2L的容器中加入2mol CH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为__________mol2·L-2。
②反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:
积碳反应 CH4(g)= C(s)+ 2H2(g) | 消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g) | ||
△H/kJ·mol-1 | 75 | 172 | |
活化能/kJ·mol-1 | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 |
由上表判断,催化剂X__________Y(填“优于”或“劣于”),理由是:__________________。
(3)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示:
①X是电源的__________极(填“正”或“负”)。
②阴极的电极反应式是:H2O+2e-=H2+O2- 、CO2+2e-=CO+O2-
则总反应可表示为__________。