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＝－53.7 kJ·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： T（K） 催化剂 CO2转化率（%） 甲醇选择性（%） 543 Cat.1 12.3 42.3 543 Cat.2 10.9 72.7 553 Cat.1 15.3 39.1 553 Cat.2 12.0 71.6 【备注】Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.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－283.0 kJ·mol－1和－285.8 kJ·mol－1 ②H2O（l）===H2O（g）　ΔH3＝44.0 kJ·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Cat.1 B.使用催化剂Cat.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______________________________________ __________________________________。 （4）在图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程－能量”示意图。 （5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在　　　　极，该电极反应式是____________________________ ____________________________________________。 答案：答案　（1）　＋41.2　（2）CD　 （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 （4） （5）阴　CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O

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