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-1 I

CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2 II

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：

T(K)	催化劑	CO2轉化率（%）	甲醇選擇性（%）
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

【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的逆反應平衡常數表達式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．增大CO2和H2的初始投料比 E．投料比不變，增加反應物的濃度

（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。

Answer 1