二甲醚是重要的化工原料，采用二氧化碳的有效轉(zhuǎn)化，既是生成二甲醚的簡便方法，又是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要途徑。
Ⅰ．CO₂催化加氫合成二甲醚是一種CO₂轉(zhuǎn)化方法，其過程中發(fā)生副反應(yīng)：
①CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₁=+41.2kJ?mol^-1
已知反應(yīng)：
②2CO（g）+4H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）ΔH₂=-204.9kJ?mol^-1
（1）CO₂催化加氫合成二甲醚的熱化學(xué)方程式為

2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）ΔH=-122.5kJ/mol

2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）ΔH=-122.5kJ/mol

，該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件為

低溫

低溫

。
（2）在恒壓、CO₂和H₂的起始量一定的條件下，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH₃OCH₃的選擇性隨溫度變化如圖。其中，CH₃OCH₃的選擇性=

2

×

C

H

3

OC

H

3

的物質(zhì)的量

反應(yīng)的

C

O

2

的物質(zhì)的量

×100%。

當(dāng)溫度高于300℃，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是

反應(yīng)①的ΔH＞0，CO₂轉(zhuǎn)化為CH₃OCH₃的反應(yīng)的ΔH＜0，溫度升高，使CO₂轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，而使CO₂轉(zhuǎn)化為CH₃OCH₃的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度

反應(yīng)①的ΔH＞0，CO₂轉(zhuǎn)化為CH₃OCH₃的反應(yīng)的ΔH＜0，溫度升高，使CO₂轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，而使CO₂轉(zhuǎn)化為CH₃OCH₃的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度

。若起始投料比為n（H₂）：n（CO₂）=3：1，不考慮其他副反應(yīng)，則288℃時(shí)，反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K=

0.04

0.04

（33.3%≈

1

3

）。
Ⅱ．由CO₂制備二甲醚的另一種方法為先合成甲醇，再經(jīng)脫水，主要分為以下步驟。
反應(yīng)③：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₃＜0
反應(yīng)④：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）ΔH₄＞0
（3）在不同的壓強(qiáng)下，按照n（CO₂）：n（H₂）=1：3投料比合成甲醇，實(shí)驗(yàn)測定CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率和CH₃OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖甲或乙所示。

下列說法正確的是

A

A

（填字母）。
A．圖甲的縱坐標(biāo)表示CH₃OH的平衡產(chǎn)率
B．壓強(qiáng)：p₁＜p₂＜p₃
C．為了同時(shí)提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率和CH₃OH的平衡產(chǎn)率，應(yīng)選擇高溫、高壓的反應(yīng)條件
D．一定溫度、壓強(qiáng)下，尋找活性更高的催化劑，是提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率的主要研究方向
（4）壓強(qiáng)為4MPa,當(dāng)n（CO₂）：n（H₂）=1：3的混合氣體以一定流速通過裝有某種催化劑的反應(yīng)器。在280℃時(shí)，若CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為7.00%，甲醇的選擇性為95.0%，則甲醇的收率為

6.65%

6.65%

（甲醇的收率=

甲醇的生成量

二氧化碳的進(jìn)料量

×100%）。
（5）甲醇脫水若條件控制不當(dāng)可生成丙烯，反應(yīng)為3CH₃OH（g）→C₃H₆（g）+3H₂O（g），反應(yīng)的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖曲線a所示，已知Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式為Rlnk=-

E

a

T

+C（其中，E_a為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù)）。該反應(yīng)的活化能E_a=

30

30

kJ?mol^-1。