Question

发展低碳经济，构建低碳社会。科学家们提出利用以工业废气中的CO₂为原料，以CuO与ZnO混合物为催化剂，其反应为：CO₂ + 3H₂ CH₃OH + H₂O。

（1）某温度下，在体积为l L的密闭容器中充入lmol CO₂和4mol H₂，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如(Ⅰ)图所示。

从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率v(CH₃OH)= ；氢气的转化率为 。

（2）常温常压下已知下列反应的能量变化如（Ⅱ）图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式： ，该反应的△S? 0（填“>”或“<”或“=”)；反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其它条件不变时，可以采取的措施有 （填序号）。

A．缩小反应器体积 B．升高温度 C．恒容条件下通入CO₂ D．使用合适的催化剂

（3）在实际生产中发现，随着甲醇的生成，还伴随有少量CO等副产物出现，且CO₂的转化率、甲醇和CO的含量还受气体混合物在反应锅炉内的流动速率、催化剂CuO的质量分数影响。通过实验分别得到如下图。

①由图（Ⅲ）得，生产甲醇的气体最佳流动速率为 L·h^-1；

②已知当催化剂中没有CuO，只有单组份ZnO时，反应速率最大。说明为什么不选择单组份ZnO的原因 ，根据图（Ⅳ）判断，催化剂CuO的质量分数最好为 %。

Answer 1

（1） 0.075 mol/(L.min)    56.25℅

（2）    <   A C 

（3）3600以上都可以      使用单组份ZnO时反应速率虽然最快，但是由图可知，CO₂转化率、CH₃OH产率均过低，实际生产中没有意义，故不采用     50％