Question

【题目】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：

CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I

CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2 II

某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：

【备注】催化剂.1:Cu/ZnO纳米棒；催化剂.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比

已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1

②H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1

请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：

（1）反应I的平衡常数表达式K=_________；反应II的ΔH2=_____________kJ·mol-1。

（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有_________________。

A．使用催化剂.1 B．使用催化剂.2 C．降低反应温度

D．投料比不变，增加反应物的浓度 E．增大CO2和H2的初始投料比

（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是__________________________。

Answer 1

【答案】 +41.2 CD 表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响

【解析】试题分析：（1）化学平衡常数是平衡状态时生成物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比；根据盖斯定律计算反应II的ΔH2；（2）根据影响化学平衡移动的因素分析CO2的平衡转化率；(3)表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同。

解析：（1）化学平衡常数是平衡状态时生成物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比K=； CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，则

①CO（g）+ O2（g）= CO2（g） -283.0kJ·mol-1

②H2（g） O2（g）= H2O（l）ΔH=-285.8kJ·mol-1

③H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1

根据盖斯定律②＋③－①得CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2=+41.2 kJ·mol-1；（2）催化剂不能使平衡移动，故AB错误。 C．反应放热，降低反应温度，平衡正向移动，CO2平衡转化率增大，故C正确；

投料比不变，增加反应物的浓度，压强增大，平衡正向移动，CO2平衡转化率增大，故D正确； 增大CO2和H2的初始投料比，CO2平衡转化率减小，故E错误。

(3)表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。