Question

碳酸二甲酯(DMC)是一種近年來受到廣泛關注的環(huán)保型綠色化工產品。在催化劑作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2＋2CH3OH―→CO(OCH3)2＋H2O，但甲醇轉化率通常不會超過1%是制約該反應走向工業(yè)化的主要原因。某研究小組在其他條件不變的情況下，通過研究溫度、反應時間、催化劑用量分別對轉化數(TON)的影響來評價催化劑的催化效果。

計算公式為TON＝轉化的甲醇的物質的量/催化劑的物質的量。

(1)已知25 ℃時，甲醇和DMC的標準燃燒熱分別為ΔH1和ΔH2，則上述反應在25 ℃時的焓變ΔH3＝________。

(2)根據反應溫度對TON的影響圖(圖1)判斷該反應的焓變ΔH________0(填“＞”、“＝”或“＜”)，理由是_________________。

(3)根據反應時間對TON的影響圖(圖2)，已知溶液總體積  10 mL，反應起始時甲醇0.25 mol，催化劑0.6×10－5 mol，計算該溫度下，4～7 h內DMC的平均反應速率：________；計算10 h時，甲醇的轉化率：________。

(4)根據該研究小組的實驗及催化劑用量TON的影響圖(圖3)，判斷下列說法正確的是________。

a．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用價廉易得的甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO2轉化為資源，在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護方面都具有重要意義

b．在反應體系中添加合適的脫水劑，將提高該反應的TON

c．當催化劑用量低于1.2×10－5 mol時，隨著催化劑用量的增加，甲醇的平衡轉化率顯著提高

d．當催化劑用量高于1.2×10－5 mol時，隨著催化劑用量的增加，DMC的產率反而急劇下降

Answer 1

（15分）

答案　(1)2ΔH1－ΔH2  （3分）

(2)＜（1分）　經過相同的反應時間，溫度較低時，反應未達到平衡；溫度較高時，反應已達到平衡，隨著溫度升高，TON減小，即平衡向左移動，說明該反應放熱（2分）

(3)1×10－3 mol·L－1·h－1（3分）　8.4×10－2%（3分）

(4)ab（3分）