Question

(8分)中國政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。

（1）有效“減碳”的手段之一是節能，下列制氫方法最節能的是            

A．電解水制氫：2H₂O2H₂↑＋O₂↑

B．高溫使水分解制氫：2H₂O2H₂↑＋O₂↑

C．太陽光催化分解水制氫：2H₂O2H₂↑＋O₂↑

D．天然氣制氫：CH₄＋H₂OCO＋3H₂

（2）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 H₂，一定條件下反應：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H=－49.0kJ·mol^－1，測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如上圖所示。

①從3 min到9 min，v(H₂)=________mol·L^－1·min^－1。

②能說明上述反應達到平衡狀態的是____________（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）工業上，CH₃OH也可由CO和H₂合成。參考合成反應CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常數：

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

下列說法正確的是_____。

A．該反應正反應是放熱反應

B．該反應在低溫下不能自發進行，高溫下可自發進行，說明該反應△S＜0

C．在T℃時，1L密閉容器中，投入0.1mol CO和0.2 mol H₂，達到平衡時，CO轉化率為50%，則此時的平衡常數為100

D．工業上采用稍高的壓強(5Mpa)和250℃，是因為此條件下，原料氣轉化率最高

 

Answer 1

【答案】

(8分)（1）C   （2）①0.125  ②D    （3）AC                （每空2分）

【解析】（1）電解和高溫都需要消耗大量的能源，所以最節能的是利用太陽能分解水制取氫氣，因此答案選C。

（2）①根據圖像可知，從3 min到9 min內CO₂的濃度減少了0.25mol，所以根據方程式可知，氫氣的濃度減少了0.75mol/L，則氫氣的反應速率是0.75mol/L÷6min＝0.125mol/(L·min)。

②在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，所以選項D正確；平衡時濃度不再發生變化，但物質之間的濃度不一定相等或滿足某種關系，因此選項A不正確；密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，因此選項B不能說明；選項C中反應速率的方向是相同的，由于速率之比是相應的化學計量數之比，因此C中的關系始終是成立，不正確，所以正確的答案選D。

（3）根據表中數據可知，隨著溫度的升高，K值是逐漸減小的，這說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動，因此正反應是放熱反應，選項A正確；根據△G＝△H－T·△S可知，由于△H小于0，所以如果反應在低溫下不能自發進行，高溫下可自發進行，則說明該反應△S小于0，選項B不正確；選項C酯平衡時CO₂、氫氣、甲醇的濃度分別是（mol/L）0.05、0.1、0.05，所以平衡常數K＝，選項C正確；由于正反應是放熱的，因此升高溫度不利于反應物的轉化，選項D不正確，答案選AC。