Question

二氧化碳的捕集、利用是能源领域的一个重要战略方向。

(1)在一定温度下的恒容密闭容器中，发生下列反应：CO₂(g)+3H₂(g) ⇌ CH₃OH(g) +H₂O(g) ΔH<0。下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是_____(填字母代号)

a．混合气体的压强保持不变    b．v_正(CH₃OH)=3v_逆(H₂)

c．CO₂ 的浓度保持不变       d．1mol CO₂ 生成的同时有 3mol H-H 键生成

(2)上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内，催化剂中 CuO的质量分数对 CO₂ 的转化率和 CH₃OH的产率影响的实验数据如下表所示：

ω(CuO)%	10	20	30	40	50	60	70	80	90
CO2 的转化率%	10	13	15	20	35	45	40	35	30
CH3OH 的产率/%	25	30	35	45	50	65	55	53	50

由表可知，CuO的质量分数为_____催化效果最佳。

Answer

ac 60%

【解析】

(1)a．反应前后气体分子数不等，平衡移动将导致压强改变；

b．v正(CH3OH)=3逆(H2)，则转化成同一物质时，正、逆反应速率不等；

c．CO2 的浓度保持不变，则反应达平衡状态；

d．1mol CO2 生成的同时有3mol H-H键生成，数值之比等于化学计量数之比，但方向相同。

(2)从表中寻找数值最大的点，即催化效果最佳。

(1)a．反应前后气体分子数不等，平衡移动将导致压强改变，压强保持不变，则反应达平衡，a符合题意；

b．v正(CH3OH)=3逆(H2)，则转化成同一物质时，则v正(CH3OH)=9逆(CH3OH)，正、逆反应速率不等，反应未达平衡，b不合题意；

c．CO2 的浓度保持不变，则反应达平衡状态，c符合题意；

d．1mol CO2 生成的同时有3mol H-H键生成，反应方向相同，不一定达平衡状态，d不合题意；

故选ac。答案为：ac；

(2)比较表中数据，当ω(CuO)%=60%时，CO2的转化率%=45%，CH3OH的产率%=65%，都是最大值，所以CuO的质量分数为60%催化效果最佳。答案为：60%。