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为应对CO2等温室气体引起的气候变化问题,世界各国以全球协约的方式减排温室气体,我国提出争取2030年前达到碳达峰,2060年实现碳中和的目标。现阶段我国的能源结构以化石燃料为主,其燃烧释放出大量的CO2.通过植树造林、海洋封存、矿石碳化和综合利用等途径可降低大气中CO2浓度。
矿石碳化:利用矿石中的氧化镁或氧化钙等,在一定条件下与CO2反应,生成碳酸镁或碳酸钙等,但过程缓慢。
综合利用:工业上可以将CO2转化成甲醇(CH3OH)等资源,CO2和氢气在一定条件下生成甲醇和一种常见的液体氧化物。一定条件下,该反应在有、无分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示。
【提出问题】二氧化锰常作为氯酸钾分解制取氧气的催化剂,其他氧化物是否也能催化氯酸钾分解呢?
氧化铁 | 氧化铝 | 氧化铜 | |
开始反应(℃) | 420 | 515 | 305 |
剧烈反应(℃) | 490 | 540 | 350 |
【查阅资料】研究表明,许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。同学们分别用等量、颗粒大小相同的三种金属氧化物作催化剂进行实验,氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如表所示:
实验一:将3.0g氯酸钾放在试管中加热;
实验二:将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰混合均匀加热;
实验三:将Xg氯酸钾与1.0g氧化铜混合均匀加热;
①请写出检验试管中生成氧气的方法。
②通过实验二与实验三可以比较出不同催化剂对实验的影响,则实验三中X的值为,写出实验三反应的化学方程式。
③对比实验(选填“一”或“二”)和实验三的不同现象,可证明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。