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【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,CO2H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OHCO。反应的热化学方程式如下:

CO2g+3H2g CH3OHg+H2OgΔH1=-53.7kJ·mol-1 I

CO2g+H2g COg+H2OgΔH2 II

某实验室控制CO2H2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:①COH2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1-285.8kJ·mol-1

H2OlH2OgΔH3=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IIΔH2=_____________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CO2H2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__________________________

【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IIΔH2;(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=; COH2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1-285.8kJ·mol-1

CO(g)+ O2(g)= CO2(g) -283.0kJ·mol-1

H2(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+③-①CO2(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CO2H2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

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