二甲醚是重要的化工原料，采用二氧化碳的有效转化，既是生成二甲醚的简便方法，又是实现“碳中和”的重要途径。
Ⅰ．CO₂催化加氢合成二甲醚是一种CO₂转化方法，其过程中发生副反应：
①CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）ΔH₁=+41.2kJ⋅mol^-1
已知反应：
②2CO（g）+4H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）ΔH₂=-204.9kJ⋅mol^-1
（1）CO₂催化加氢合成二甲醚的热化学方程式为

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

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

，该反应自发进行的条件为

低温

低温

。
（2）在恒压、CO₂和H₂的起始量一定的条件下，CO₂的平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性随温度变化如图。其中，CH₃OCH₃的选择性=

2

×

C

H

3

OC

H

3

的物质的量

反应的

C

O

2

的物质的量

×100%。

当温度高于300℃，CO₂的平衡转化率随温度升高而上升的原因是

反应①的ΔH＞0，CO₂转化为CH₃OCH₃的反应的ΔH＜0，温度升高，使CO₂转化为CO的平衡转化率上升，而使CO₂转化为CH₃OCH₃的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度

反应①的ΔH＞0，CO₂转化为CH₃OCH₃的反应的ΔH＜0，温度升高，使CO₂转化为CO的平衡转化率上升，而使CO₂转化为CH₃OCH₃的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度

。若起始投料比为n（H₂）：n（CO₂）=3：1，不考虑其他副反应，则288℃时，反应①的化学平衡常数K=

0.04

0.04

（33.3%≈

1

3

）。
Ⅱ．由CO₂制备二甲醚的另一种方法为先合成甲醇，再经脱水，主要分为以下步骤。
反应③：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₃＜0
反应④：2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）ΔH₄＞0
（3）在不同的压强下，按照n（CO₂）：n（H₂）=1：3投料比合成甲醇，实验测定CO₂的平衡转化率和CH₃OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲或乙所示。

下列说法正确的是

A

A

（填字母）。
A．图甲的纵坐标表示CH₃OH的平衡产率
B．压强：p₁＜p₂＜p₃
C．为了同时提高CO₂的平衡转化率和CH₃OH的平衡产率，应选择高温、高压的反应条件
D．一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，是提高CO₂的平衡转化率的主要研究方向
（4）压强为4MPa,当n（CO₂）：n（H₂）=1：3的混合气体以一定流速通过装有某种催化剂的反应器。在280℃时，若CO₂的平衡转化率为7.00%，甲醇的选择性为95.0%，则甲醇的收率为

6.65%

6.65%

（甲醇的收率=

甲醇的生成量

二氧化碳的进料量

×100%）。
（5）甲醇脱水若条件控制不当可生成丙烯，反应为3CH₃OH（g）→C₃H₆（g）+3H₂O（g），反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图曲线a所示，已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-

E

a

T

+C（其中，E_a为活化能，k为速率常数，R和C为常数）。该反应的活化能E_a=

30

30

kJ⋅mol^-1。