（2013•浙江一模）碳酸二甲酯（DMC）是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品．在催化剂作用下，可由甲醇和CO2
（2013•浙江一模）碳酸二甲酯（DMC）是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品．在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2+2CH3OH→CO（OCH3）2+H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因．某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数（TON）的影响来评价催化剂的催化效果．计算公式为：TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]．
（1）已知25℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2，则上述反应在25℃时的焓变△H3=______．
（2）根据反应温度对TON的影响图（图1）判断该反应的焓变△H______0（填“＞”、“=”或“＜”），理由是______．
（3）根据反应时间对TON的影响图（图2仓位），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10-5 mol，计算该温度下，4～7h内DMC的平均反应速率：______；计算10h时，甲醇的转化率：______．
（4）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（图3），判断下列说法正确的是______．
a．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
b．在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
c．当催化剂用量低于1.2×10-5mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
d．当催化剂用量高于1.2×10-5mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降．
（1）已知25℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2，则上述反应在25℃时的焓变△H3=______．
（2）根据反应温度对TON的影响图（图1）判断该反应的焓变△H______0（填“＞”、“=”或“＜”），理由是______．
（3）根据反应时间对TON的影响图（图2仓位），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10-5 mol，计算该温度下，4～7h内DMC的平均反应速率：______；计算10h时，甲醇的转化率：______．
（4）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（图3），判断下列说法正确的是______．
a．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
b．在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
c．当催化剂用量低于1.2×10-5mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
d．当催化剂用量高于1.2×10-5mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降．
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解题思路：（1）利用盖斯定律，根据甲醇和DMC的标准燃烧热的热化学方程式可以求得；
（2）分析温度对反应影响分析，随温度升高，TON先增大后减小，说明低温时反应正向进行，180°C达到最大，说明费用达到平衡状态，继续升温TON减小，说明平衡逆向进行，依据平衡移动原理分析正反应是放热反应；
（3）依据图象分析，4～7h内TON为10，依据TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]，计算转化的甲醇的物质的量，结合反应速率还能计算得到甲醇反应速率，反应速率之比等于化学方程式计量数之比得到DMC的平均反应速率；
（4）在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯（DMC）：CO2+2CH3OH→CO（OCH3）2+H2O，依据化学平衡原理和影响因素分析判断平衡移动方向，结合TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]，计算分析判断选项．
（2）分析温度对反应影响分析，随温度升高，TON先增大后减小，说明低温时反应正向进行，180°C达到最大，说明费用达到平衡状态，继续升温TON减小，说明平衡逆向进行，依据平衡移动原理分析正反应是放热反应；
（3）依据图象分析，4～7h内TON为10，依据TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]，计算转化的甲醇的物质的量，结合反应速率还能计算得到甲醇反应速率，反应速率之比等于化学方程式计量数之比得到DMC的平均反应速率；
（4）在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯（DMC）：CO2+2CH3OH→CO（OCH3）2+H2O，依据化学平衡原理和影响因素分析判断平衡移动方向，结合TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]，计算分析判断选项．
（1）因为反应CO2+2CH3OH→CO（OCH3）2+H2O，可由反应①2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O 和反应②CO（OCH3）2+O2→CO2+3H2O 进行①×2-②得到，根据盖斯定律可知△H3=2△H1-△H2，故答案为：2△H1-△H2；
（2）随温度升高，TON先增大后减小，说明低温时反应正向进行，180°C达到最大，说明费用达到平衡状态，继续升温TON减小，说明平衡逆向进行，逆反应是吸热反应，依据平衡移动原理分析正反应是放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；经过相同的反应时间，温度较低时，反应未达到平衡；温度较高时，反应已达到平衡，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热；
（3）图象分析，4～7h内TON为10，依据TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]，计算转化的甲醇的物质的量=10×0.6×10-5 mol=6×10-5mol，反应甲醇的反应速率=
6×10−5mol
0.010L
(7−4)h=2×10-3mol/L•h，V（DMC）=[1/2]V（CH3OH）=1×10-3mol/L•h，10h时TON为35，依据TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]，计算转化的甲醇的物质的量=35×0.6×10-5 mol=2.1×10-4mol，所以转化率为
2.1×10−4mol
0.25mol×100%=8.4×10-2%
故答案为：1×10-3 mol•L-1•h-1；8.4×10-2%；
（4）在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯（DMC）：CO2+2CH3OH→CO（OCH3）2+H2O，
a．依据反应化学方程式可知，甲醇和二氧化碳反应生成DMC和水，由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义，故a正确；
b．在反应体系中添加合适的脱水剂，减少生成物浓度，平衡正向进行，将提高该反应的TON，故b正确；
c．当催化剂用量低于1.2×10-5mol时，转化数增大，依据TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]分析，催化剂改变反应速率缩短反应时间，不改变转化率，故c错误；
d．当催化剂用量高于1.2×10-5mol时，随着催化剂用量的增加，依据TON=[转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量]分析，转化数减小，DMC的产率不变，故d错误；
故答案为：ab．
点评：
本题考点： 化学平衡的调控作用；热化学方程式．
考点点评： 本题考查图象分析方法，反应热的计算，平衡影响因素，中等难度，充分运用题中信息是解答本题的关键，题目难度中等．
1年前
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