碳酸二甲酯(DMC)是一種近年來受到廣泛關(guān)注的環(huán)保型綠色化工產(chǎn)品.在催化劑作用下,可由甲醇和CO
2直接合成DMC:CO
2+2CH
3OH→CO(OCH
3)
2+H
2O,但甲醇轉(zhuǎn)化率通常不會超過1%是制約該反應(yīng)走向工業(yè)化的主要原因.某研究小組在其他條件不變的情況下,通過研究溫度、反應(yīng)時間、催化劑用量分別對轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)的影響來評價催化劑的催化效果.計算公式為:TON=
轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量 |
催化劑的物質(zhì)的量 |
.
(1)已知25℃時,甲醇和DMC的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為△H
1和△H
2,則上述反應(yīng)在25℃時的焓變△H
3=
.
(2)根據(jù)反應(yīng)溫度對TON的影響圖(圖1)判斷該反應(yīng)的焓變△H
0(填“>”、“=”或“<”),理由是
.
(3)根據(jù)反應(yīng)時間對TON的影響圖(圖2倉位),已知溶液總體積10mL,反應(yīng)起始時甲醇0.25mol,催化劑0.6×10
-5 mol,計算該溫度下,4~7h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率:
;計算10h時,甲醇的轉(zhuǎn)化率:
.
(4)根據(jù)該研究小組的實驗及催化劑用量對TON的影響圖(圖3),判斷下列說法正確的是
.
a.由甲醇和CO
2直接合成DMC,可以利用價廉易得的甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO
2轉(zhuǎn)化為資源,在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護方面都具有重要意義
b.在反應(yīng)體系中添加合適的脫水劑,將提高該反應(yīng)的TON
c.當(dāng)催化劑用量低于1.2×10
-5mol時,隨著催化劑用量的增加,甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率顯著提高
d.當(dāng)催化劑用量高于1.2×10
-5mol時,隨著催化劑用量的增加,DMC的產(chǎn)率反而急劇下降.