一种以CO2为碳源，在催化剂作用下催化加氢制备可再生能源甲醇的反应如下：反应i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49.1kJ•mol-1反应ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2= + 41.1kJ•mol-1

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1. 一种以CO₂为碳源，在催化剂作用下催化加氢制备可再生能源甲醇的反应如下：

反应i：CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ H₁=-49.1kJ•mol^-1

反应ii：CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ H₂= + 41.1kJ•mol^-1

(1) 反应ii的活化能E_a(正)E_a(逆)(填“>”“<”或“=”)。

(2) 反应：CO(g)＋2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) ΔH=。

(3) 在CO₂加氢制甲醇的体系中，下列说法正确的是。

a．增大初始投料比 $\text{[math]}$ ，有利于提高CO₂的转化率

b．当气体的平均摩尔质量保持不变时，说明反应体系已达平衡

c．平衡后，压缩容器体积，主反应平衡正向移动，副反应平衡不移动

d．选用合适的催化剂可提高CO₂的平衡转化率

(4) 研究合成甲醇的催化剂时，在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下，对反应器出口产品进行成分分析，结果如下图所示：

在以上催化剂中，该反应选择的最佳催化剂为。

(5) 若起始按 $\text{[math]}$ =3投料，测得CO₂的平衡转化率(X-CO₂)和CH₃OH的选择性(S–CH₃OH)随温度、压强的变化如图所示[已知：S–CH₃OH = $\text{[math]}$ ]

①p₁(填“>”或“<”)p₂。

②温度高于350℃后，在压强p₁和p₂下，CO₂的平衡转化率几乎交于一点的原因是。

③250℃时反应ii的压强平衡常数K_p=。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡常数; 化学平衡移动原理; 化学平衡转化过程中的变化曲线;

【答案】

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综合题普通

异丁烯 $\text{[math]}$ 是一种重要的有机化工原料，主要用于生产高辛烷值汽油调和剂、橡胶、汽油添加剂和润滑油等。

Ⅰ．可由异丁烷 $\text{[math]}$ 直接裂解脱氢制备异丁烯，反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）异丁烷、异丁烯、氢气的燃烧热数值如下表所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

物质	燃烧热 $\text{[math]}$ /(kJ/mol)
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

（2）异丁烷的转化率和异丁烯的选择性(选择性 $\text{[math]}$ )随温度的变化如图所示。当温度升高时，异丁烯的选择性变化的原因可能有(填标号)。

a．异丁烷在高温下裂解发生副反应

b．异丁烯在高温下发生聚合反应

c．催化剂的活性增大

d．平衡向逆反应方向移动

（3）研究人员对该合成方法进行改进，在一定条件下加入适量空气可以采用异丁烷氧化脱氢法来制备异丁烯，反应方程式为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，与异丁烷直接脱氢制备异丁烯相比，该方法更加节约能源，在较低温度下即可自发进行，原因是。

Ⅱ．甲醇与异丁烯在一定条件下可以发生加成反应生成甲基叔丁基醚(用X表示)，反应方程式为 $\text{[math]}$ ，在一容积固定为VL的容器中充入甲醇和异丁烯，甲醇和异丁烯的初始物质的量均为 $\text{[math]}$ ，分别在 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两个温度下发生该反应，异丁烯的转化率随时间的变化关系如图所示：