Question

我國政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%～50%．
（1）有效“減碳”的手段之一是節(jié)能，下列制氫方法最節(jié)能的是

 

（填序號）．
a．電解水制氫：2H₂O 

電解  .

 2H₂↑+O₂↑
b．高溫使水分解制氫：2H₂O（g）

高溫  .

 2H₂+O₂
c．太陽光催化分解水制氫：2H₂O

TiO2    .

太陽光

 2H₂↑+O₂↑
d．天然氣制氫：CH₄+H₂O（g）

高溫  .

 CO+3H₂
（2）CO₂可轉(zhuǎn)化成有機物實現(xiàn)碳循環(huán)．在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），測得CO₂和CH₃OH（g）濃度隨時間變化如圖所示．
①從1min到6min，υ（H₂）=

 

mol?L^-1?min^-1．
②能說明上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是

 

（填編號）．
a．總壓強保持不變
b．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
c．H₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
d．單位時間內(nèi)消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O
e．反應(yīng)中CO₂與H₂的物質(zhì)的量之比為1：3保持不變
（3）工業(yè)上，也可用CO和H₂在5MPa和250℃的條件下合成CH₃OH．參考下表中合成反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）在不同溫度下的平衡常數(shù)：

溫度/℃	0	100	200	300	400
平衡常數(shù)	667	13	1.9×10-2	2.4×10-4	1×10-5

下列說法正確的是

 

．
a．該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且△S＜0
b．該反應(yīng)達到平衡后，增大壓強，CO的轉(zhuǎn)化率升高
c．在T℃時，1L密閉容器中，投入0.1mol CO和0.2mol H₂，若達到平衡時CO轉(zhuǎn)化率為50%，則此時的平衡常數(shù)為10
d．工業(yè)上采用稍高的壓強（5MPa）和250℃，是因為此條件下原料氣轉(zhuǎn)化率最高．

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學平衡的影響因素

專題：

分析：（1）用水分解或電解都要消耗能源，天然氣也是有限資源，只有太陽能是取之不盡用之不竭的能源；
（2）①v=

△c

t

計算反應(yīng)速率；
②化學反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的物理量不變；
3）A、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動；
B、增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動；
C、利用三段式計算出平衡時平衡混合物各組分的濃度，代入平衡常數(shù)的表達式計算；
D、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)移動，不利用原料氣轉(zhuǎn)化．

解答： 解：（1）用水分解或電解都要消耗能源，天然氣也是有限資源，只有太陽能是取之不盡用之不竭的能源，
A、消耗電能，不是最節(jié)能的方法，故A錯誤；
B、消耗熱能，不是減碳的手段，故B錯誤；
C、利用太陽光催化分解水制氫是最節(jié)能的，故C正確；
D、天然氣是非再生能源，且不是最節(jié)能的方法，故D錯誤；
故答案為：C；
（2）①從1min到6min，v（CO₂）=

△c

t

=

0.50mol/L-0.25mol/L

6min-1min

，則v（H₂）=3v（CO₂）=3×

0.50mol/L-0.25mol/L

6min-1min

=0.15mol/（L?min）^-1，
故答案為：0.15；
②a．總壓強保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，故正確；
b．混合氣體的密度始終不變化，故錯誤
c．H₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，故正確；
d．單位時間內(nèi)消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂，未體現(xiàn)正逆的關(guān)系，故錯誤；
e．反應(yīng)中CO₂與H₂的物質(zhì)的量之比為1：3保持不變，從反應(yīng)開始一直是這個比值，故錯誤；
故選：ac；
（3）A、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯誤；
B、該反應(yīng)達到平衡后，增大壓強，平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率升高，故B正確；
C、對于可逆反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol/L）：0.1      0.2         0
變化（mol/L）：0.05     0.1        0.05     
平衡（mol/L）：0.05     0.1        0.05
所以平衡常數(shù)k=

0.05

0.05×0．12

=100，故C錯誤；
D、增大壓強，平衡向正反應(yīng)移動，有利于原料氣轉(zhuǎn)化．由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)移動，故升高不利用原料氣轉(zhuǎn)化，采取250℃溫度，考慮反應(yīng)速率與催化劑的活性，故D錯誤．
故選：B．

點評：本題考查平衡狀態(tài)的判斷、平衡移動、平衡圖象、反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)、反應(yīng)方向判斷等，難度不大，注重基礎(chǔ)知識的考查，注意基礎(chǔ)知識的掌握．