Question

【题目】对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。

I．在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下：

主反应：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)

副反应：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

（1）工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是____________。

（2）T℃时，若在体积恒为2L的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应，结果如图所示。若a、b表示反应物的转化率，则表示H2转化率的是____________，c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数，由图可知=____________时，甲烷产率最高。

Ⅱ．CO2加氢合成低碳烯烃的技术在节能减排等方面具有重要意义，由CO2和H2合成CH3OH的反应如下：CO(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H，在10L的恒容密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2，在不同条件下发生上述反应，测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。

（3）判断P1____________P2 (填“大于”、“小于”或“等于”）

说明理由_____________________________________。

（4）经测定Q点时容器的压强是反应前压强的9/10，若反应从开始到平衡所需的时间为5min，则05min内H2的反应速率v(H2)=____________。

Answer 1

【答案】 催化剂 b 4 大于 此反应正向是气体分子总数缩小的反应，在相同温度下，压强越大，正向进行程度越大，生成甲醇越多 v(H2)=1.125×l0-2mol/(L·min)

【解析】(1)催化剂能加快化学反应速率，并且具有选择性，故工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是催化剂，故答案为：催化剂；

(2)反应物有两种以上的，增大一种反应物浓度可以提高另一种反应物的转化率，本身转化率降低，依据图象可知， 增大，则氢气的转化率减小，因此b曲线为氢气转化率曲线；由图可知，横坐标=4时，c曲线达到最高，即甲烷的体积分数最大，故答案为：b；4；

(3)该反应的正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增大，故压强P1＞P2，故答案为：＞；此反应正向是气体分子总数缩小的反应，在相同温度下，压强越大，正向进行程度越大，生成甲醇越多；

(4)设转化的二氧化碳的浓度为x

根据反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始(mol/L) 0.10.275 0 0

转化(mol/L) x 3x x x

平衡(mol/L) 0.1-x0.275-3xx x

根据压强为反应前的可以列出表达式=，可以计算出x=0.01875 mol/L，V(H2)= ==1.125×10-2mol/(Lmin)，故答案为1.125×10-2mol/(Lmin)。