Question

聯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”的手段之一是節能．下列制氫方法最節能的是

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．請在坐標圖中畫出上述反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖如圖1，并進行必要標注．
（3）CO₂可轉化成有機物實現碳循環．在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反應：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能說明上述反應達到平衡狀態的是

D

（選填編號）．
A．反應中CO₂與CH₃OH的物質的量濃度之比為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．單位時間內每消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O
D．CO₂的體積分數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”的手段之一是節能，利用太陽光催化分解水制氫是最節能的，減少電能、天然氣、熱能的利用；
（2）催化劑可降低反應所需的活化能，加快反應速率，縮短反應到達平衡的時間；
（3）根據圖象計算v（CO₂），根據反應速率之比等于化學計量數之比計算；
②當達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，以此判斷；
③能使n （CH₃OH）/n （CO₂）增大，應使平衡向正反應方向移動．

解答：解：（1）A、消耗電能，不是最節能的方法，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能的，故C正確；
D．天然氣是非再生能源，且不是最節能的方法，故D錯誤；
故選C；
（2）催化劑可降低反應所需的活化能，加快反應速率，縮短反應到達平衡的時間，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．由圖可知反應中CO₂與CH₃OH的物質的量濃度之比為1：1時，并未達到平衡狀態，故A錯誤；
B．因氣體的質量不變，容器的體積不變，則無論是否達到平衡狀態，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，故B錯誤；
C．無論是否達到平衡狀態，都存在單位時間內每消耗3molH₂，同時生成1molH₂O，故C錯誤；
D．CO₂的體積分數在混合氣體中保持不變，說明達到平衡狀態，故D正確；
故答案為：D；
③A．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，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，平衡向正反應方向移動，故C正確；
D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當于在原來基礎上縮小體積，壓強增大，平衡向正反應方向移動，故D正確，
故答案為：CD．

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