Question

【題目】工業(yè)上可用合成氣（主要成分為CO2、H2、CO）在催化劑作用下合成甲醇，并可用甲醇合成甲醚。

（1）CO2的電子式是________。

（2）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1 = －90.77 kJ/mol

CO2 (g)+H2 (g)CO(g)+H2O(g) △H2 = ＋41.19 kJ/mol

則CO2與H2反應(yīng)制備CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式是________。

（3）向三個(gè)體積均為1L的恒容密閉容器中分別充入1mol CO2和3mol H2，在不同催化劑作用下同時(shí)反應(yīng)制備CH3OH(g)。測(cè)得H2轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的數(shù)據(jù)如下表所示。

（注：T5時(shí)，H2轉(zhuǎn)化率為66.67%，即轉(zhuǎn)化了2/3）

①催化劑效果最佳的反應(yīng)是________（填“I”“II”或“III”）。

②T3時(shí)，反應(yīng)I的v(正)________v(逆)（填“>”“<”或“=”）。

③溫度為T5時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。

（4）甲醇合成甲醚的反應(yīng)為2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，反應(yīng)過(guò)程中存在副反應(yīng)2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)。反應(yīng)過(guò)程中的能量變化如圖所示：

①反應(yīng)速率較快的是________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），原因是________。

②根據(jù)反應(yīng)原理，分析增大壓強(qiáng)對(duì)合成甲醚的影響________。

Answer 1

【答案】 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O (g) △H =-49.58kJ/mol Ⅰ > K= Ⅰ 反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能 增大壓強(qiáng)加快反應(yīng)速率， 抑制副反應(yīng)的發(fā)生提高了甲醚的產(chǎn)率。

【解析】（1）CO2的電子式是；（2）已知：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1 = －90.77 kJ/mol；②CO2 (g)+H2 (g)CO(g)+H2O(g) △H2 = ＋41.19 kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律，由①+②得反應(yīng)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O (g) △H =－90.77 kJ/mol-41.19 kJ/mol =-49.58kJ/mol；（3）①根據(jù)CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度變化，推出反應(yīng)I在T3時(shí)，轉(zhuǎn)化率比反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ高，且最先達(dá)到平衡，因此催化效率最高的是反應(yīng)I；②T3時(shí)，反應(yīng)I的v(正) >v(逆)；③達(dá)到平衡時(shí)，消耗CO2的物質(zhì)的量濃度為： mol/L=mol/L，

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

起始濃度： 1 3 0 0

變化濃度： 2

平衡濃度： 1

平衡常數(shù)K= =；（4）①反應(yīng)速率較快的是Ⅰ，原因是反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能；②根據(jù)反應(yīng)原理，分析增大壓強(qiáng)對(duì)合成甲醚的影響增大壓強(qiáng)加快反應(yīng)速率， 抑制副反應(yīng)的發(fā)生提高了甲醚的產(chǎn)率。