Question

（共16分）近年來對CO2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球廣泛關(guān)注。據(jù)中國化工報(bào)報(bào)道，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的可將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的高活性催化體系，比目前工業(yè)使用的常見催化劑快近90倍。由CO2制備甲醇過程可能涉及反應(yīng)如下：

反應(yīng)Ⅰ： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H 1=－49.58 kJmol-1

反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)+ H2(g)CO (g)+H2O(g) △H 2

反應(yīng)Ⅲ： CO(g)+2 H2(g)CH3OH(g) △H 3=－90.77 kJmol-1

回答下列問題：

（1）反應(yīng)Ⅱ的△H 2= ，反應(yīng)Ⅲ自發(fā)進(jìn)行條件是 （填“較低溫”、“較高溫”或“任何溫度”）。

（2）在一定條件下2L恒容密閉容器中充入一定量的H2和CO2僅發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，實(shí)驗(yàn)測得在不同反應(yīng)物起始投入量下，反應(yīng)體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線，如下圖所示。

①據(jù)圖可知，若要使CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于40%，以下條件中最合適的是 ；

A．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.5mol； 650K

B．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.7mol；550K

C．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.9mol； 650K

D．n(H2)=3mol，n(CO2)=2.5mol；550K

②在溫度為500K的條件下，充入3mol H2和1.5mol CO2，該反應(yīng)10min時達(dá)到平衡：

a．用H2表示該反應(yīng)的速率為 ；

b．該溫度下，反應(yīng)I的平衡常數(shù)K= ；

c．在此條件下，系統(tǒng)中CH3OH的濃度隨反應(yīng)時間的變化趨勢如圖所示，當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到3min時，迅速將體系溫度升至600K，請?jiān)趫D中畫出3～10min內(nèi)容器中CH3OH濃度的變化趨勢曲線：

（3）某研究小組將一定量的H2和CO2充入恒容密閉容器中并加入合適的催化劑（發(fā)生反應(yīng)I、Ⅱ、

Ⅲ），測得了不同溫度下體系達(dá)到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率（a）及CH3OH的產(chǎn)率（b），如圖所示，請回答問題：

①該反應(yīng)達(dá)到平衡后，為同時提高反應(yīng)速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是 （選填編號）。

A．改用高效催化劑

B．升高溫度

C．縮小容器體積

D．分離出甲醇

E．增加CO2的濃度

②據(jù)圖可知當(dāng)溫度高于260℃后，CO的濃度隨著溫度的升高而 （填“增大”、“減小”、“不變”或“無法判斷”），其原因是 。

Answer 1