Question

诺贝尔化学奖获得者乔治·欧拉教授率领团队首次采用金属钌作催化剂，从空气中捕获CO₂直接转化为甲醇，为通往未来“甲醇经济”迈出了重要一步，并依据该原理开发如图所示转化。

（1）CO₂中含有的化学键类型是_________键。

（2）将生成的甲醇（沸点为64.7℃）与水分离可采取的方法是_________。

（3）上图所示转化中，由第1步至第4步的反应热（ΔH）依次是a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol、d kJ/mol，则该转化总反应的热化学方程式是_________。

（4）500℃时，利用金属钌做催化剂，在固定容积的密闭容器中可直接实现如（3）中转化得到甲醇。测得该反应体系中X、Y浓度随时间变化如图。

①Y的化学式是_________，判断的理由是_________。

②下列说法正确的是_________（选填字母）。

A．Y的转化率是75%

B．其他条件不变时，若在恒压条件下进行该反应，Y的转化率高于75%

C．升高温度使该反应的平衡常数K增大，则可知该反应为吸热反应

D．金属钌可大大提高该反应中反应物的转化率

③从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率v(H₂) =_________mol/(L·min)。

Answer

极性共价键 蒸馏 CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(l) + H2O(l) ΔH=(a+b+c+d) kJ/mol CO2 Y随反应进行浓度减小，因此Y为反应物，且其相同时间内转化量与X相同，则其在方程式中的化学计量数应与X相同，因此Y是CO2 abc 0.225 mol/(L·min)

【解析】

（1）CO2中含有极性共价键，故答案为极性共价；

（2）甲醇（沸点为64.7℃）与水的沸点不同，所以用蒸馏的方法分离，故答案为蒸馏；

（3）根据盖斯定律，可知反应热的大小与起态和始态有关与过程无关，所以该转化总反应的热化学方程式是CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（l）+H2O（l）△H=（a+b+c+d） kJ/mol，故答案为CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（l）+H2O（l）△H=（a+b+c+d） kJ/mol；

（4）①由图可知X的量在增加，Y的量再减少，而且变化量相同，所以Y是反应物，而且计量数与生成物的计量数相同，所以Y是CO2，故答案为CO2；Y随反应进行浓度减小，因此Y为反应物，且其相同时间内转化量与X相同，则其在方程式中的化学计量数应与X相同，因此Y是CO2；

②a．Y的转化率是×100%=75%，故正确；b．因为正反应是气体体积减少的反应，所以其他条件不变时，若在恒压条件下进行该反应，相当于增大压强，Y的转化率变大，故正确；c．升高温度使该反应的平衡常数K增大，则可知该反应为吸热反应，故正确；d．催化剂只改变反应的速率，但平衡不移动，故错误；故选abc；

③v（CO2）==0.075mol/（L•min），而v（H2）=v（CO2）=0.225 mol/（L•min），故答案为0.225。