Question

11．CO₂是造成温室效应增强的主要气体，CO₂在催化剂、230℃、压力为5-10MPa等条件下与氢气反应来制备甲醇等物质，被认为是目前短期间内固定大量排放CO₂的既经济又有效的方法之一．“碳捕捉技术”是指通过一定的方法，将工业生产中产生的CO₂分离出来并利用，能有效地减少CO₂气体的排放．如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO₂，其基本过程如下图所示（部分条件及物质未标出）．

根据以上信息判断，分析完成以下问题．
（1）请写出工业上用CO₂制备甲醇的化学方程式为：CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$CH₄O+H₂O；
（2）下列有关“碳捕捉技术”方法的叙述中正确的是D；
A．能耗不大是该方法的一大优点
B．整个过程中，只有一种物质可以循环利用
C．“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶
D．该方法可以减少碳排放，捕捉到的CO₂还可以用来制备甲醇等产品
（3）甲醇是重要化工原料和石油补充替代合成燃料，通过加氢将CO₂转化为甲醇的研究倍受关注，但工业上用CO₂制备甲醇目前尚未得以推广使用，请你根据所学的知识，从经济、环境或生产工艺等角度，提出实现大规模工业化生产需要解决的关键环节（请列出两条）．
①解决能耗大问题；
②解决氢源限制问题．

Answer 1

分析 （1）根据二氧化碳和氢气在高温高压催化剂的条件下生成甲醇和水进行分析；
（2）根据各物质之间的反应进行分析；
（3）根据该反应的能耗大和氢气的制备、运输、储存等问题进行分析．

解答 解：（1）二氧化碳和氢气在高温高压催化剂的条件下生成甲醇和水，化学方程式为：CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$CH₄O+H₂O；
（2）A、该反应需要的条件是高温高压，能耗较大，故A错误；
B、整个过程中，氧化钙、二氧化碳都可以循环使用，故B错误；
C、“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是过滤，故C错误；
D、该方法可以减少碳排放，捕捉到的CO₂还可以用来制备甲醇等产品，故D正确．
故选：D；
（3）该反应中存在的问题能耗大和氢气的制备、运输、储存等，所以解决能耗大问题；解决氢源限制问题．
故答案为：（1）CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$CH₄O+H₂O；
（2）D；
（3）解决能耗大问题；解决氢源限制问题；寻找优良催化剂等问题；获得高纯度CO₂．

点评 在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合学过的知识和题中所给的知识进行解答．