发展低碳经济,构建低碳社会。科学家们提出利用以工业废气中的CO2为原料,以CuO与ZnO混合物为催化剂,其反应为:CO2+3H2CH3OH + H2O。
(1)某温度下,在体积为l L的密闭容器中充入lmol CO2和4molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如Ⅰ图所示。从反应开始到平衡,甲醇的平均反应速率v(CH3OH)= ;氢气的转化率为 。
(2)常温常压下已知下列反应的能量变化如Ⅱ图所示:写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式: ,该反应的△S___0(填“>”或“<”或“=”);反应达到平衡后,要使该平衡向右移动,其它条件不变时,可以采取的措施有 (填序号)。
A.缩小反应器体积 | B.升高温度 |
C.恒容条件下通入CO2 | D.使用合适的催化剂 |
(3)在实际生产中发现,随着甲醇的生成,还伴随有少量CO等副产物出现,且CO2的转化率、甲醇和CO的含量还受气体混合物在反应锅炉内的流动速率、催化剂CuO的质量分数影响。通过实验分别得到如下图。
①由图Ⅲ得,生产甲醇的气体最佳流动速率为 L•h-1;
②已知当催化剂中没有CuO,只有单组份ZnO时,反应速率最大。说明为什么不选择单组份ZnO的原因 ,根据图Ⅳ判断,催化剂CuO的质量分数最好为 %。