目前有效控制及高效利用CO、CO2的研究正引起全球广泛关注，根据《中国化工报》报道，美国科学家发现了几种新的可将CO、CO2转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工业使用的常见催化剂

Question

目前有效控制及高效利用CO、CO₂的研究正引起全球广泛关注，根据《中国化工报》报道，美国科学家发现了几种新的可将CO、CO₂转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工业使用  的常见催化剂快近90倍．
已知工业上可以利用CO₂制备CH₃OH涉及反应如下：
反应I：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol
反应II：CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）△H=+41.3kJ/mol
（1）写出工业上CO和H₂制取甲醇的热化学方程式___．
（2）反应I能自发进行的条件是___．
（3）一定温度下，H₂、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应：4H₂（g）+2CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据有___．
A．该反应的平衡常数不变                 B．CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率
C．容器内的压强保持不变                 D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
（4）500K，2L恒容密闭容器中充入3mol的H₂和1.5molCO₂仅发生反应I（左下图为实验过程中在不同反应物起始投入量下，反应体系中CO₂的平衡转化率与温度的关系图），该反应10min时CH₃OH生成0.9mol，此时达到平衡：
①用氢气表示该反应的速率为___．
②该温度下，反应I的平衡常数为___．
③在此条件下，系统中CH₃OH的浓度随反应时间的变化趋势如图1所示，当反应时间达到3min时，迅速将体系温度升至600K，请在图2中画出3～10min容器中CH₃OH浓度的变化趋势曲线．

（5）某研究小组将一定量的H₂和CO₂充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂发生上述反应，测得了不同温度下体系达到平衡时CO₂的转化率（a）及CH₃OH的产率（b），如图2所示，请回答问题：
①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是___（选填编号）
A．改用高效催化剂            B．升高温度                C．缩小容器体积
D．分离出甲醇                E．增加CO₂的浓度
②据图可知当温度高于260℃后，CO的浓度随着温度的升高而___（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”），其原因是___．

Answer 1

（1）把题中所给的两个热化学方程式分别记为①和②，①：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.5kJ/mol②：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H=+41.3kJ/mol根据盖斯定律①-②得CO（g）+2H2（g）⇌CH3O...