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5.二氧化碳的捕捉、封存与再利用是实现温室气体减排的重要途径之一.
(1)二氧化碳的电子式为
(2)下列利用二氧化碳的反应中原子利用率达100%的是bd(填序号).
a.CO2+2NH3 $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$CO(NH2)2+H2O      
 b.CO2+CH4$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$CH3COOH
c.CO2+3H2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$CH3OH+H2O
d.$\stackrel{催化剂}{→}$
(3)一种正在开发的利用二氧化碳制取甲醇的流程如下:

①反应(Ⅰ)将CO2和H2O转化为甲酸常用途径有两种,如图1和 2

图1中能量主要转化方式为光能转变为化学能,图2中发生反应的化学方程式为2CO2+2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2HCOOH+O2
②在5L的恒温恒容密闭容器中充入1moLCO和4molH2,加入催化剂发生反应,测得CO及CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示.
③图中第10min(填数字)反应达到平衡,CO在0~4min内的平均反应速率比在4~8min内的快,其原因是随着反应的进行CO的浓度不断变小(或容器内气体的压强不断减小);达到平衡时氢气的浓度为0.5mol•L-1.

分析 (1)二氧化碳为共价化合物,其分子中存在两个碳氧双键,碳原子和氧原子最外层达到8电子稳定结构;
(2)化学反应中,原子的利用率达到100%,应是反应物全部转化为目标产物,没有其它物质生成,以此解答该题;
(3)①图1中能量主要转化方式为光照反应二氧化碳和水反应生成甲酸和氧气;图2中发生反应是通电电解阳极生成氧气,阴极生成甲酸;
③反应物质的物质的量保持不变,说明反应大多平衡状态,开始物质浓度大反应速率快,随反应进行浓度减小反应速率减小,结合三行计算列式计算得到全球的平衡浓度.

解答 解:(1)二氧化碳分子中存在两个碳碳双键,氧原子和碳原子最外层都为8个电子,二氧化碳正确的电子式为:,
故答案为:;
(2)a.有副产品水生成,原子利用率没有达到100%,故a错误;
b.反应为化合反应,反应物全部转化为生成物,没有其它物质生成,则原子利用率达100%,故b正确;
c.有副产物水生成,原子利用率没有达到100%,故C错误;
d.该反应为聚合反应,原子利用率达到100%,故d正确.
故答案为:bd;
(3)①图1中能量主要转化方式为光能转变为化学能,图2中发生反应是通电电解阳极生成氧气,阴极生成甲酸,反应的化学方程式为:2CO2+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 2HCOOH+O2,
故答案为:光能转变为化学能; 2CO2+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 2HCOOH+O2;
③反应达到平衡状态物质的物质的量不变,图象中10min时反应达到平衡状态,此时CO物质的量0.25mol,变化了1.00mol-0.25mol=0.75mol,甲醇生成了0.75mol,CO在0~4min内的平均反应速率比在4~8min内的快,其原因是随着反应的进行CO的浓度不断变小(或容器内气体的压强不断减小),
            CO+2H2=CH3OH
起始量:1       4           0
变化量:0.75   1.5      0.75
平衡量:0.25   2.5      0.75
  达到平衡时氢气的浓度=$\frac{2.5mol}{5L}$=0.5mol/L,
故答案为:10;随着反应的进行CO的浓度不断变小(或容器内气体的压强不断减小);0.5mol•L-1.

点评 本题考查了反应过程中能量变化、原子利用率、化学平衡和化学反应速率的计算、图象分析应用,掌握基础是解题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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(1)请写出羟基自由基的电子式
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H2O2Fe2+
I为以下实验作参照29836.00.30
II探究温度对降解速率的影响①②③④
III⑤298106.00.30
请将表中相应序号处内容补充完整①313②3 ⑤探究溶液pH大小对反应速率的影响.
(5)实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图所示.

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b.实验I、II表明温度升高,降解反应速率增大(填“增大”、“减小”或“不变”);
c.实验III得出的结论是:pH=10时,反应基本停止.

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