Question

催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發生兩個平行反應，分別生成CH3OH和CO。反應的熱化學方程式如下：

CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·mol-1I

CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2II

某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2，在相同壓強下，經過相同反應時間測得如下實驗數據：

【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒；Cat.2:Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉化的CO2中生成甲醇的百分比

已知：①CO和H2的標準燃燒熱分別為-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1

②H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1

請回答（不考慮溫度對ΔH的影響）：

（1）反應I的平衡常數表達式K=；反應II的ΔH2=kJ·mol-1。

（2）有利于提高CO2轉化為CH3OH平衡轉化率的措施有。

A．使用催化劑Cat.1

B．使用催化劑Cat.2

C．降低反應溫度

D．投料比不變，增加反應物的濃度

E．增大CO2和H2的初始投料比

（3）表中實驗數據表明，在相同溫度下不同的催化劑對CO2轉化成CH3OH的選擇性有顯著的影響，其原因是。

（4）在圖中分別畫出反應I在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應過程~能量”示意圖。

（5）研究證實，CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應發生在極，該電極反應式是。

Answer 1