第2章微项目 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇——化学反应选择与反应条件优化2022-2023学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

微项目 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇——化学反应选择与反应条件优化 1.我国科学家研制出与合成甲醇的高效催化剂。下列有关该反应的说法错误的是( ) A.有利于减排 B.反应生成甲醇和水 C.有利于碳资源循环利用 D.该高效催化剂提高了的平衡转化率 2.对于甲醇的合成反应：，改变下列条件，不能使反应的平衡常数发生改变的是( ) A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.将该反应的化学计量数增大一倍 3.CO可用于合成甲醇，反应方程式为，CO在不同温度下的平衡转化率与压强及温度的关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.该反应的 B.实际生产中选择的压强越高越好 C.使用合适的催化剂，可以降低反应的活化能，提高CO的平衡转化率 D.平衡常数： 4.工业上以CO和为原料合成甲醇的反应：，在容积为1 L的恒容容器中，分别在三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1 mol）与CO平衡转化率的关系。下列说法错误的是( ) A. 转化率： B.上述三种温度之间关系为 C.a点状态下再通入0.5 mol CO和，平衡不移动 D.c点状态下再通入1 mol CO和，新平衡中的体积分数减小 5.将在一定条件下与反应转化为甲醇是变废为宝的好办法。一定条件下，每转化44g放出的热量为49.0kJ，转化为甲醇过程中部分物质的浓度随时间的变化曲线如图所示（已知反应物和生成物在此条件下均为气体），下列叙述正确的是( ) A.0~3min内，用和表示的平均反应速率相等，均为 B.此反应的热化学方程式为 C.此条件下该反应的平衡常数 D.降低温度，此反应的平衡常数减小 6.甲醇是一种重要的试剂，氢气和二氧化碳在一定条件下可以合成甲醇：，在密闭容器中充入3mol氢气和1mol二氧化碳，测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图1所示： 试回答下列问题。 （1）该反应是_________（填“放热”或“吸热”）反应。该反应的平衡常数的表达式为_________。为了降低合成甲醇的成本可采用的措施是_________（写一条即可）。 （2）解释温度低于时，甲醇的体积分数逐渐增大的原因：_________。 （3）氢气在Q点的转化率_________（填“大于”“小于”或“等于”，下同）氢气在W点的转化率；其他条件相同时，甲醇在Q点的正反应速率_________甲醇在M点的正反应速率。 （4）图2表示氢气的转化率与投料比的关系，请在图2中画出压强分别为和（其他条件相同）时对应的变化曲线并标出相应的条件。 7.用生成甲醇的反应为。在容积为1L的恒容密闭容器中发生该反应，下图是表示三种投料[和分别为1mol、3mol；lmol、4mol和1mol、6mol]下，反应温度对的平衡转化率影响的曲线： （1）曲线c对应的投料是___________，判断依据是___________。 （2）℃时，曲线a对应的该反应的平衡常数___________（结果保留两位有效数字，下同）；若反应至10min时达到平衡，则从反应开始至平衡时的平均反应速率=___________。 （3）500℃时，若该反应的平衡常数，则___________（填“高于”“低于”或“等于”）500℃。判断依据是___________。 8.甲醇是重要的化工原料。利用合成气（主要成分为和）在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. （1）=______。 （2）一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图1所示。 ①温度为470K时，图中P点________（填“处于”或“不处于”）平衡状态，490K之后，甲醇的产率随温度的升高而减小的原因除了升高温度使反应Ⅰ平衡逆向移动以外，还有________。 ②一定能提高甲醇产率的措施是________。 A.增大压强 B.升高温度 C.加入大量催化剂 （3）图2为一定比例的条件下甲醇生成速率与温度的关系。 ①490K时，根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是_______[填“（a）”或“（b）”]。 （a） （b） ②490K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，从平衡移动的角度，结合反应Ⅰ、Ⅱ分析原因：_________。 答案以及解析 1.答案：D 解析：用生产甲醇，有利于减排，故A项正确；根据质量守恒知反应生成甲醇和水，故B项