Question

我国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%～50%．
（1）有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是

 

（填序号）．
a．电解水制氢：2H₂O 

电解  .

 2H₂↑+O₂↑
b．高温使水分解制氢：2H₂O（g）

高温  .

 2H₂+O₂
c．太阳光催化分解水制氢：2H₂O

TiO2    .

太阳光

 2H₂↑+O₂↑
d．天然气制氢：CH₄+H₂O（g）

高温  .

 CO+3H₂
（2）CO₂可转化成有机物实现碳循环．在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），测得CO₂和CH₃OH（g）浓度随时间变化如图所示．
①从1min到6min，υ（H₂）=

 

mol?L^-1?min^-1．
②能说明上述反应达到平衡状态的是

 

（填编号）．
a．总压强保持不变
b．混合气体的密度不随时间的变化而变化
c．H₂的体积分数在混合气体中保持不变
d．单位时间内消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O
e．反应中CO₂与H₂的物质的量之比为1：3保持不变
（3）工业上，也可用CO和H₂在5MPa和250℃的条件下合成CH₃OH．参考下表中合成反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）在不同温度下的平衡常数：

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10-2	2.4×10-4	1×10-5

下列说法正确的是

 

．
a．该反应正反应是吸热反应，且△S＜0
b．该反应达到平衡后，增大压强，CO的转化率升高
c．在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1mol CO和0.2mol H₂，若达到平衡时CO转化率为50%，则此时的平衡常数为10
d．工业上采用稍高的压强（5MPa）和250℃，是因为此条件下原料气转化率最高．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,反应速率的定量表示方法,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）用水分解或电解都要消耗能源，天然气也是有限资源，只有太阳能是取之不尽用之不竭的能源；
（2）①v=

△c

t

计算反应速率；
②化学反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变；
3）A、由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动；
B、增大压强平衡向气体体积减小的方向移动；
C、利用三段式计算出平衡时平衡混合物各组分的浓度，代入平衡常数的表达式计算；
D、由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，不利用原料气转化．

解答： 解：（1）用水分解或电解都要消耗能源，天然气也是有限资源，只有太阳能是取之不尽用之不竭的能源，
A、消耗电能，不是最节能的方法，故A错误；
B、消耗热能，不是减碳的手段，故B错误；
C、利用太阳光催化分解水制氢是最节能的，故C正确；
D、天然气是非再生能源，且不是最节能的方法，故D错误；
故答案为：C；
（2）①从1min到6min，v（CO₂）=

△c

t

=

0.50mol/L-0.25mol/L

6min-1min

，则v（H₂）=3v（CO₂）=3×

0.50mol/L-0.25mol/L

6min-1min

=0.15mol/（L?min）^-1，
故答案为：0.15；
②a．总压强保持不变，说明正逆反应速率相等，故正确；
b．混合气体的密度始终不变化，故错误
c．H₂的体积分数在混合气体中保持不变，说明正逆反应速率相等，故正确；
d．单位时间内消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂，未体现正逆的关系，故错误；
e．反应中CO₂与H₂的物质的量之比为1：3保持不变，从反应开始一直是这个比值，故错误；
故选：ac；
（3）A、由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，故A错误；
B、该反应达到平衡后，增大压强，平衡正向移动，CO的转化率升高，故B正确；
C、对于可逆反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始（mol/L）：0.1      0.2         0
变化（mol/L）：0.05     0.1        0.05     
平衡（mol/L）：0.05     0.1        0.05
所以平衡常数k=

0.05

0.05×0．12

=100，故C错误；
D、增大压强，平衡向正反应移动，有利于原料气转化．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，故升高不利用原料气转化，采取250℃温度，考虑反应速率与催化剂的活性，故D错误．
故选：B．

点评：本题考查平衡状态的判断、平衡移动、平衡图象、反应速率计算、平衡常数、反应方向判断等，难度不大，注重基础知识的考查，注意基础知识的掌握．