Question

【題目】諾貝爾化學獎獲得者喬治·歐拉教授率領團隊首次采用金屬釕作催化劑，從空氣中捕獲CO2直接轉化為甲醇，為通往未來“甲醇經濟”邁出了重要一步，并依據該原理開發如圖所示轉化。

（1）CO2中含有的化學鍵類型是_________鍵。

（2）將生成的甲醇（沸點為64.7℃）與水分離可采取的方法是_________。

（3）上圖所示轉化中，由第1步至第4步的反應熱（ΔH）依次是a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol、d kJ/mol，則該轉化總反應的熱化學方程式是_________。

（4）500℃時，利用金屬釕做催化劑，在固定容積的密閉容器中可直接實現如（3）中轉化得到甲醇。測得該反應體系中X、Y濃度隨時間變化如圖。

①Y的化學式是_________，判斷的理由是_________。

②下列說法正確的是_________（選填字母）。

A．Y的轉化率是75%

B．其他條件不變時，若在恒壓條件下進行該反應，Y的轉化率高于75%

C．升高溫度使該反應的平衡常數K增大，則可知該反應為吸熱反應

D．金屬釕可大大提高該反應中反應物的轉化率

③從反應開始到平衡，用氫氣表示的平均反應速率v(H2) =_________mol/(L·min)。

Answer 1

【答案】極性共價鍵 蒸餾 CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(l) + H2O(l) ΔH=(a+b+c+d) kJ/mol CO2 Y隨反應進行濃度減小，因此Y為反應物，且其相同時間內轉化量與X相同，則其在方程式中的化學計量數應與X相同，因此Y是CO2 abc 0.225 mol/(L·min)

【解析】

（1）CO2中含有極性共價鍵，故答案為極性共價；

（2）甲醇（沸點為64.7℃）與水的沸點不同，所以用蒸餾的方法分離，故答案為蒸餾；

（3）根據蓋斯定律，可知反應熱的大小與起態和始態有關與過程無關，所以該轉化總反應的熱化學方程式是CO2（g）+3H2（g）CH3OH（l）+H2O（l）△H=（a+b+c+d） kJ/mol，故答案為CO2（g）+3H2（g）CH3OH（l）+H2O（l）△H=（a+b+c+d） kJ/mol；

（4）①由圖可知X的量在增加，Y的量再減少，而且變化量相同，所以Y是反應物，而且計量數與生成物的計量數相同，所以Y是CO2，故答案為CO2；Y隨反應進行濃度減小，因此Y為反應物，且其相同時間內轉化量與X相同，則其在方程式中的化學計量數應與X相同，因此Y是CO2；

②a．Y的轉化率是×100%=75%，故正確；b．因為正反應是氣體體積減少的反應，所以其他條件不變時，若在恒壓條件下進行該反應，相當于增大壓強，Y的轉化率變大，故正確；c．升高溫度使該反應的平衡常數K增大，則可知該反應為吸熱反應，故正確；d．催化劑只改變反應的速率，但平衡不移動，故錯誤；故選abc；

③v（CO2）==0.075mol/（Lmin），而v（H2）=v（CO2）=0.225 mol/（Lmin），故答案為0.225。