1. 乙二醇是应用广泛的化工产品,草酸二甲酯的热催化加氢是生产乙二醇、乙醇酸甲酯的重要工艺。主要反应如下:

I.

Ⅱ.

Ⅲ.

(1) 写出由草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇的热化学方程式:
(2) 计算表明,反应Ⅲ在研究的温度范围内平衡常数大于 , 可以认为反应Ⅲ几乎不可逆,为了限制反应Ⅲ对乙二醇产率的影响,可采取的最佳措施是___________。 A. 升高反应体系的温度 B. 适当增大反应投料中氢气的比例 C. 增大反应体系的压强 D. 选择合适的催化剂进行反应
(3) 在选定催化剂后,科研人员研究了投料比和压强对反应平衡的影响,测得在的等温等压条件下,原料草酸二甲酯的转化率()及产物的选择性(S)随投料比的变化关系如图(生成某产物的草酸二甲酯的物质的量/参与反应的草酸二甲酯的总物质的量)。

①当投料比大于80时,乙醇酸甲酯的选择性降低,其原因是

②已知投料比为60时,草酸二甲酯的转化率为 , 该条件下不发生反应Ⅲ,则最终收集的流出气中甲醇蒸气的分压为(计算结果保留二位小数)。

(4) 在等压、投料比为50的条件下,科研人员测量了原料草酸二甲酯的转化率()及各产物的选择性(S)随温度变化关系,如图。

①当反应温度高于时,乙二醇的选择性降低,原因是

②请画出乙醇酸甲酯的产率随温度的变化

【考点】
化学平衡常数;
【答案】

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1. 二氧化碳是潜在的碳资源,无论是天然的二氧化碳,还是各种炉气、尾气、副产气,进行分离回收和提纯,合理利用,意义重大。在“碳达峰”、“碳中和”的国家战略下,将CO2和CO转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。
(1) 由CO2制取CH4的部分反应如下:

   

   

   

则反应kJ/mol。

(2) 若在体积为1.0L的恒容密闭容器中充入xmolCO2和ymolH2模拟工业合成甲醇的反应:

①关于图1,下列有关说法正确的是

A.该反应为

B.若加倍投料,曲线A不可变为曲线B

C.当 , 该反应达到平衡状态

D.容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变,均可以说明该反应达到平衡状态

②若x=2、y=3,测得在相同时间内,不同温度下H2的转化率如图2所示, (“>”、<”或“=”);填T2时,起始压强为10MPa,则MPa-2(列式计算;保留两位小数;为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。

(3) 一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应    , 控制CO2和H2初始投料比为1∶1,分别在不同温度T1、T2、T3下反应,达到平衡后,CO2的转化率分别为50%、60%、75%,已知反应速率分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。最大的是温度(填“T1”、“T2”或“T3”)。
(4) 利用电化学可以将CO2有效转化为 , 装置如图所示。装置工作时,阴极除有生成外,还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是,标准状况下,当阳极生成O2的体积为112mL时,测得阴极区内的 , 则电解效率。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知:

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