Question

10．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%．
電解
（1）有效“減碳”的手段之一是節能．下列制氫方法最符合的是C（填字母序號）．
A．電解水制氫：2H₂O=$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
B．高溫使水分解制氫：2H₂O=$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
C．太陽光催化分解水制氫：2H₂O$\frac{\underline{\;TiO_{2}\;}}{陽光}$2H₂↑+O₂↑
D．天然氣制氫：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+3H₂
（2）用CO₂和氫氣合成CH₃OCH₃（甲 醚 ）是解決能源危機的研究方向之一．
已知：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=Q₁ kJ•mol^-1
2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=Q₂ kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=Q₃ kJ•mol^-1
則CO₂和氫氣合成CH₃OCH₃（g）的熱化學方程式為2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=（2Q₁+Q₂-2Q₃）kJ•mol^-1．
（3）在催化劑和一定溫度、壓強條件下，CO與H₂可反應生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示，則：p₁＜p₂ （填“＞”、“＜”或“=”），上述反應的△H＜0  （填“＜”、“＞”或“=”）

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）利用熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式，三式相加得；
（3）根據定一議二原則，相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大；
相同壓強下，同一容器中，增大溫度，CO的轉化率減小，平衡向吸熱反應方向移動，由此判斷．

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）利用蓋斯定律進行計算，將三個方程式進行形式變換，
2CO（g）+4H₂（g）═2CH₃OH（g）△H=2Q₁ kJ•mol^-1
2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=Q₂ kJ•mol^-1
-2CO（g）-2H₂O（g）═-2CO₂（g）-2H₂（g）△H=-2Q₃ kJ•mol^-1
三式相加得：2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=（2Q₁+Q₂-2Q₃ ） kJ•mol^-1，
故答案為：2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=（2Q₁+Q₂-2Q₃ ） kJ•mol^-1；
（3）相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大，根據圖象知，p₁小于p₂，相同壓強下，同一容器中，增大溫度，CO的轉化率減小，平衡向吸熱反應方向移動，所以逆反應為吸熱方向，則正反應為放熱反應，所以△H＜0，
故答案為：＜；＜．

點評 本題考查蓋斯定律的應用，化學平衡移動的影響因素及讀圖能力，難度不大．