Question

【題目】工業上可用合成氣（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反應制備CH3OH(g)的熱化學方程式是________。

（3）向三個體積均為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反應制備CH3OH(g)。測得H2轉化率隨溫度變化的數據如下表所示。

（注：T5時，H2轉化率為66.67%，即轉化了2/3）

①催化劑效果最佳的反應是________（填“I”“II”或“III”）。

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

③溫度為T5時，該反應的平衡常數K=________。

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

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

②根據反應原理，分析增大壓強對合成甲醚的影響________。

Answer 1

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

【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；根據蓋斯定律，由①+②得反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O (g) △H =－90.77 kJ/mol-41.19 kJ/mol =-49.58kJ/mol；（3）①根據CO2轉化率隨溫度變化，推出反應I在T3時，轉化率比反應Ⅱ、Ⅲ高，且最先達到平衡，因此催化效率最高的是反應I；②T3時，反應I的v(正) >v(逆)；③達到平衡時，消耗CO2的物質的量濃度為： 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K= =；（4）①反應速率較快的是Ⅰ，原因是反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ的活化能；②根據反應原理，分析增大壓強對合成甲醚的影響增大壓強加快反應速率， 抑制副反應的發生提高了甲醚的產率。