Question

聯(lián)合國氣候變化大會于2009年12月7-18日在哥本哈根召開．中國政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%．
（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

C

．（填字母序號）
A．電解水制氫：2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑
B．高溫使水分解制氫：2H₂O

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

高溫

CO+3H₂
（2）CO₂加氫合成DME（二甲醚）是解決能源危機的研究方向之一．
2CO₂（g）+6H₂（g）→CH₃OCH₃（g）+3H₂O△H＞0．請在坐標(biāo)圖中畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖如圖1，并進行必要標(biāo)注．
（3）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 H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示．
①從3min到10min，v（H₂）=

0.11

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

D

（選填編號）．
A．反應(yīng)中CO₂與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1（即圖中交叉點）
B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
C．單位時間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O
D．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
③下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是

CD

（選填編號）．
A．升高溫度
B．恒溫恒容充入He（g）
C．將H₂O（g）從體系中分離
D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂．

Answer 1

分析：（1）有效“減碳”的手段之一是節(jié)能，利用太陽光催化分解水制氫是最節(jié)能的，減少電能、天然氣、熱能的利用；
（2）催化劑可降低反應(yīng)所需的活化能，加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達平衡的時間；
（3）根據(jù)圖象計算v（CO₂），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算；
②當(dāng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，以此判斷；
③能使n （CH₃OH）/n （CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動．

解答：解：（1）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；
故選C；
（2）催化劑可降低反應(yīng)所需的活化能，加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達平衡的時間，但放出的能量不變，所以其圖象為：，
故答案為：；
（3）①v（CO₂）=

0.25mol/L

7min

，則v（H₂）=3v（CO₂）=3×

0.25mol/L

7min

=0.11mol/（L?min），故答案為：0.11；
②A．由圖可知反應(yīng)中CO₂與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1時，并未達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．因氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則無論是否達到平衡狀態(tài)，都存在混合氣體的密度不隨時間的變化而變化，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．無論是否達到平衡狀態(tài)，都存在單位時間內(nèi)每消耗3molH₂，同時生成1molH₂O，故C錯誤；
D．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變，說明達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：D；
③A．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則比值減小，故A錯誤；
B．恒溫恒容充入He（g），平衡不移動，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方向移動，故C正確；
D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當(dāng)于在原來基礎(chǔ)上縮小體積，壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，故D正確，
故答案為：CD．

點評：本題綜合考查化學(xué)平衡知識，題目難度較大，注意反應(yīng)速率的計算、平衡狀態(tài)的判斷，注意催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)中放出或吸收的能量，為易錯點．