Question

11．CO₂是造成溫室效應(yīng)增強(qiáng)的主要?dú)怏w，CO₂在催化劑、230℃、壓力為5-10MPa等條件下與氫氣反應(yīng)來制備甲醇等物質(zhì)，被認(rèn)為是目前短期間內(nèi)固定大量排放CO₂的既經(jīng)濟(jì)又有效的方法之一．“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法，將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO₂分離出來并利用，能有效地減少CO₂氣體的排放．如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO₂，其基本過程如下圖所示（部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出）．

根據(jù)以上信息判斷，分析完成以下問題．
（1）請寫出工業(yè)上用CO₂制備甲醇的化學(xué)方程式為：CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$CH₄O+H₂O；
（2）下列有關(guān)“碳捕捉技術(shù)”方法的敘述中正確的是D；
A．能耗不大是該方法的一大優(yōu)點(diǎn)
B．整個過程中，只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用
C．“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶
D．該方法可以減少碳排放，捕捉到的CO₂還可以用來制備甲醇等產(chǎn)品
（3）甲醇是重要化工原料和石油補(bǔ)充替代合成燃料，通過加氫將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的研究倍受關(guān)注，但工業(yè)上用CO₂制備甲醇目前尚未得以推廣使用，請你根據(jù)所學(xué)的知識，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境或生產(chǎn)工藝等角度，提出實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)需要解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)（請列出兩條）．
①解決能耗大問題；
②解決氫源限制問題．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)二氧化碳和氫氣在高溫高壓催化劑的條件下生成甲醇和水進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)各物質(zhì)之間的反應(yīng)進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)該反應(yīng)的能耗大和氫氣的制備、運(yùn)輸、儲存等問題進(jìn)行分析．

解答 解：（1）二氧化碳和氫氣在高溫高壓催化劑的條件下生成甲醇和水，化學(xué)方程式為：CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$CH₄O+H₂O；
（2）A、該反應(yīng)需要的條件是高溫高壓，能耗較大，故A錯誤；
B、整個過程中，氧化鈣、二氧化碳都可以循環(huán)使用，故B錯誤；
C、“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是過濾，故C錯誤；
D、該方法可以減少碳排放，捕捉到的CO₂還可以用來制備甲醇等產(chǎn)品，故D正確．
故選：D；
（3）該反應(yīng)中存在的問題能耗大和氫氣的制備、運(yùn)輸、儲存等，所以解決能耗大問題；解決氫源限制問題．
故答案為：（1）CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$CH₄O+H₂O；
（2）D；
（3）解決能耗大問題；解決氫源限制問題；尋找優(yōu)良催化劑等問題；獲得高純度CO₂．

點(diǎn)評 在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結(jié)合學(xué)過的知識和題中所給的知識進(jìn)行解答．