Question

工业上可用合成气（主要成分为CO₂、H₂、CO）在催化剂作用下合成甲醇，并可用甲醇合成甲醚。

（1）CO₂的电子式是________。

（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

则CO₂与H₂反应制备CH₃OH(g)的热化学方程式是________。

（3）向三个体积均为1L的恒容密闭容器中分别充入1mol CO₂和3mol H₂，在不同催化剂作用下同时反应制备CH₃OH(g)。测得H₂转化率随温度变化的数据如下表所示。

（注：T₅时，H₂转化率为66.67%，即转化了2/3）

①催化剂效果最佳的反应是________（填“I”“II”或“III”）。

②T₃时，反应I的v_(正)________v_(逆)（填“>”“<”或“=”）。

③温度为T₅时，该反应的平衡常数K=________。

（4）甲醇合成甲醚的反应为2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，反应过程中存在副反应2CH₃OH(g)C₂H₄(g)+2H₂O(g)。反应过程中的能量变化如图所示：

①反应速率较快的是________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），原因是________。

②根据反应原理，分析增大压强对合成甲醚的影响________。

Answer

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O (g) △H =-49.58kJ/mol Ⅰ > K= Ⅰ 反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能 增大压强加快反应速率， 抑制副反应的发生提高了甲醚的产率。

【解析】（1）CO2的电子式是；（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；根据盖斯定律，由①+②得反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O (g) △H =－90.77 kJ/mol-41.19 kJ/mol =-49.58kJ/mol；（3）①根据CO2转化率随温度变化，推出反应I在T3时，转化率比反应Ⅱ、Ⅲ高，且最先达到平衡，因此催化效率最高的是反应I；②T3时，反应I的v(正) >v(逆)；③达到平衡时，消耗CO2的物质的量浓度为： mol/L=mol/L，

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

起始浓度： 1 3 0 0

变化浓度： 2

平衡浓度： 1

平衡常数K= =；（4）①反应速率较快的是Ⅰ，原因是反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能；②根据反应原理，分析增大压强对合成甲醚的影响增大压强加快反应速率， 抑制副反应的发生提高了甲醚的产率。