二氧化碳的轉化和利用成為實現“碳達峰”、“碳中和”的重要研究課題二氧化碳加氫制甲醇涉及的反應可表示為：
①CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH1
②CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH2=-90kJ?mol-1
③CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH3=-49kJ?mol-1
（1）根據上述反應求：④CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH4=-41kJ/mol-41kJ/mol。
（2）我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上反應④的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。
寫出該歷程中決速步驟的化學方程式：COOH*+H*+H2O*═COOH*+2H*+OH*或H2O*═H*+OH*COOH*+H*+H2O*═COOH*+2H*+OH*或H2O*═H*+OH*。
（3）在一體積可變的密閉容器中，在保持aMPa下，按照n（H2）n（CO2）=3投料，平衡時，CO和CH3OH在含碳產物中物質的量分數及CO2的轉化率隨溫度的變化如圖所示：
①圖中m曲線代表的物質為 CH3OHCH3OH。
②下列說法正確的是 ACAC（填標號）。
A．180～380℃范圍內，H2的平衡轉化率始終低于CO2
B．溫度越高，越有利于工業生產CH3OH
C．一定時間內反應，加入選擇性高的催化劑，可提高CH3OH的產率
D．150～400℃范圍內，隨著溫度的升高，CO2的反應速率先減小后增大
③已知氣體分壓=氣體總壓×氣體的物質的量分數，用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數Kp,270℃時反應①的分壓平衡常數為 0.00150.0015（保留2位有效數字）。
（4）為了提高甲醇的選擇性，CH3OH的選擇性是指轉化的CO2中生成CH3OH的百分比，某科研團隊研制了一種具有反應和分離雙功能的分子篩膜催化反應器，原理如圖所示。
保持壓強為3MPa,溫度為260℃，向密閉容器中按投料比n（H2）n（CO2）=3投入一定量CO2和H2，不同反應模式下CO2的平衡化率和CH3OH的選擇性的相關實驗數據如下表所示。
COO
H
*
+
H
*
+
H
2
O
*
═
COO
H
*
+
2
H
*
+
O
H
*
H
2
O
*
═
H
*
+
O
H
*
COO
H
*
+
H
*
+
H
2
O
*
═
COO
H
*
+
2
H
*
+
O
H
*
H
2
O
*
═
H
*
+
O
H
*
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
| 實驗 | 反應模式 | CO2的平衡轉化率 | CH3OH的選擇性 |
| ① | 普通催化反應器 | 21.9 | 67.3 |
| ② | 分子篩膜催化反應器 | 36.1 | 100.0 |
雙功能的分子篩膜催化反應器模式下，只發生生成甲醇的反應，雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動，CO2的轉化率增大
雙功能的分子篩膜催化反應器模式下，只發生生成甲醇的反應，雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動，CO2的轉化率增大
。【答案】-41kJ/mol；或；CH3OH；AC；0.0015；雙功能的分子篩膜催化反應器模式下，只發生生成甲醇的反應，雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動，CO2的轉化率增大
COO
H
*
+
H
*
+
H
2
O
*
═
COO
H
*
+
2
H
*
+
O
H
*
H
2
O
*
═
H
*
+
O
H
*
【解答】
【點評】
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發布：2024/9/13 7:0:8組卷：32引用：1難度：0.5
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發布：2024/12/30 19:30:2組卷：67引用：6難度：0.6 -
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（2）T1℃時，向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4，只發生反應2CH4（g）?C2H4（g）+2H2（g），達到平衡時，測得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的轉化率為；保持其他條件不變，溫度改為T2℃，經25s后達到平衡，測得c（CH4）=2c（C2H4），則0～25s內v（C2H4）=mol?L-1?s-1。
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①T℃時，向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只發生反應2CH4（g）?C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此時的平衡常數Kp=（用平衡分壓代替濃度進行計算）Pa2。
②若只改變一個反應條件使Kp變大，則該條件是（填標號）。
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強
D.加入合適的催化劑
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