Question

中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比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

C

A．电解水制氢：2H₂O  

电解  .

 2H₂↑+O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O

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 

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）△H=-49.0kJ?mol^-1，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
①从3min到9min，v（H₂）=

0.125

mol?L^-1?min^-1．
②能说明上述反应达到平衡状态的是

D

（填编号）．
A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
（3）工业上，CH₃OH也可由CO和H₂合成．参考合成反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）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

AC

．
A．该反应正反应是放热反应
B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应△S＜0
C．在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1mol CO和0.2mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100
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

分析：（1）有效“减碳”的手段之一是节能，利用太阳光催化分解水制氢最节能；
（2）①从3min到9min，CO₂的浓度由0.5mol/L降低为0.25mol/L，根据v=

△c

△t

计算v（CO₂），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
②A．图中交叉点之后反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度还在发生变化；
B．都为气体，容器的体积不变，混合气体的总质量不变，密度自始至终为定值；
C．单位时间内消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O，都表示正反应速率；
D．可逆反应得到平衡，反应混合物的浓度、含量为定值；
（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、根据△G=△H-T△S判断，△G＞0，反应不能自发进行；△G＜0，反应自发进行；
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）有效“减碳”的手段之一是节能，利用太阳光催化分解水制氢最节能，不需要使用热量与电能，故选：C；
（2）①由图可知，从3min到9min，CO₂的浓度由0.5mol/L降低为0.25mol/L，所以v（CO₂）=

0.5mol/L-0.25mol/L

9min-3min

=

0.25

6

mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，所以v（H₂）=3v（CO₂）=3×

0.25

6

mol/（L?min）=0.125mol/（L?min），故答案为：0.125；
②A．图中交叉点之后反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度还在发生变化，反应为达平衡，故A错误；
B．都为气体，容器的体积不变，混合气体的总质量不变，密度自始至终为定值，不能说明可逆反应到达平衡，故B错误；
C．单位时间内消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O，都表示正反应速率，自始至终都按3：1进行，不能说明到达平衡，故C错误；
D．随反应进行CO₂的体积分数减小，当CO₂的体积分数在混合气体中保持不变，说明可逆反应到达平衡状态，故D正确．
故选：D；
（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正确；
B、反应为放热反应△H＜0，△G=△H-T△S＜0，反应自发进行，△S＜0，低温下，反应也可以自发进行，故B错误；
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正确；
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：AC．

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．