题目内容
2．氢是一种重要的非金属元素，氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用．（1）NaH是一种生氢剂，NaH与H2O反应放出H2．NaH含有的化学键为离子键（填“离子键”或“共价键”），NaH与H2O反应的化学方程式为NaH+H2O=NaOH+H2↑．
（2）金属-有机框架物（MOFs）储氢材料是由金属氧化物团簇通过有机高分子链组装形成的晶态材料．MOFs储氢材料比表面积大，空隙率高，储氢容量大，其储氢和放氢的原理可表示为MOFs（s）+nH2（g）$?_{放氢}^{储氢}$（H2）nMOFs（s），△H＜0，则储氢时的适宜条件为B（填字母）．
A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压
（3）一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H＜0
①一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，10min后达到平衡时各物质的浓度分别为：CO2为0.2mol•L-1，H2为0.8mol•L-1，CH4为0.8mol•L-1，H2O为1.6mol•L-1．起始充入H2的物质的量为8mol，CO2的平衡转化率为80%．300℃时该反应的平衡常数K=25．
②现有两个相同恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1 molCO2和4mol H2，在Ⅱ中充入 1mol CH4和2 mol H2O（g），300℃下开始反应，达到平衡时，下列说法正确的是C（填字母）．
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多．
分析 （1）NaH是一种生氢剂，NaH与H2O反应放出H2，还生成NaOH，NaH属于离子化合物；
（2）向正反应进行为储氢过程，储氢过程是气体体积减小的放热反应，适宜的条件为低温高压；
（3）①平衡状态时，c（H2）=c（CH4）=0.8mol/L，c（CO2）=0.2mol/L；
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）
起始量（mol/L）：1.0 4.0 0 0
变化量（mol/L）：0.8 3.2 0.8 1.6
平衡量（mol/L）：0.2 0.8 0.8 1.6
①根据n=cV计算氢气起始物质的量；
二氧化碳转化率=$\frac{二氧化碳浓度变化量}{二氧化碳起始浓度}$×100%；
平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{4}）×{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{4}（{H}_{2}）}$；
②由于容器是恒容的绝热体系，与外界没有热量交换，容器Ⅰ反应向右进行，容器温度会升高，容器Ⅱ反应向左进行，容器温度会降低．恒温时，容器Ⅰ和Ⅱ完全等效，再到绝热体系，对容器Ⅰ升温，对容器Ⅱ降温．
A．平衡时温度越高，反应速率越快；
B．平衡常数只受温度影响，温度不同，平衡常数不同；
C．恒温时，容器Ⅰ和Ⅱ完全等效，再到绝热体系，对容器Ⅰ升温，对容器Ⅱ降温，Ⅰ平衡向左移，容器Ⅱ平衡向右移．
解答 解：（1）NaH是一种生氢剂，属于离子化合物，NaH含有的化学键为离子键，NaH与H2O反应放出H2，还生成NaOH，反应化学方程式为：NaH+H2O=NaOH+H2↑，
故答案为：离子键，NaH+H2O=NaOH+H2↑；
（2）其储氢和放氢的原理可表示为MOFs（s）+nH2（g）$?_{放氢}^{储氢}$（H2）nMOFs（s），△H＜0，储氢过程是气体体积减小的放热反应，平衡正向进行，需要的条件为低温高压；
故答案为：B；
（3）①平衡状态时，c（H2）=c（CH4）=0.8mol/L，c（CO2）=0.2mol/L；
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）
起始量（mol/L）：1.0 4.0 0 0
变化量（mol/L）：0.8 3.2 0.8 1.6
平衡量（mol/L）：0.2 0.8 0.8 1.6
①氢气起始物质的量为2L×4mol/L=8mol；
二氧化碳转化率=$\frac{0.8mol/L}{1.0mol/L}$×100%=80%；
平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{4}）×{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{4}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.8×1．{6}^{2}}{0.2×0．{8}^{4}}$=25，
故答案为：8；80%；25；
②由于容器是恒容的绝热体系，与外界没有热量交换，容器Ⅰ反应向右进行，容器温度会升高，容器Ⅱ反应向左进行，容器温度会降低．恒温时，容器Ⅰ和Ⅱ完全等效，再到绝热体系，对容器Ⅰ升温，对容器Ⅱ降温，
A．容器Ⅰ的温度比Ⅱ高，反应速率也要快，故A错误；
B．平衡后容器I的温度要比容器Ⅱ要高，平衡常数不相等，升高温度平衡左移，故平衡常数K（Ⅰ）＜K（Ⅱ），故B错误；
C．恒温时，容器Ⅰ和Ⅱ完全等效，再到绝热体系，对容器Ⅰ升温，对容器Ⅱ降温，Ⅰ平衡向左移，与恒温相比CO2的物质的量增大，容器Ⅱ平衡向右移，与恒温相比CO2的物质的量减小，故容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多，故C正确，
故选：C．
点评 本题考查化学平衡计算、平衡移动原理及其应用等，（3）中②为易错点、难点，关键是利用等效思想构建平衡建立的途径，整体难度较大．
| 容器编号 | 起始时各种物质的量/mol | 达到平衡时体系能量的变化 | |||
| n（A） | n（B） | n（C） | n（D） | ||
| ① | 1 | 4 | 0 | 0 | 放出热量：32.8kJ |
| ② | 0 | 0 | 1 | 4 | 放出热量：Q1 |
| ③ | 1 | 1 | 2 | 1 | 放出热量：Q2 |
| A． | 若容器①中反应10min达到平衡，0～10min时间内，用A表示的平均反应速率v（A）=4.0×10-2mol/（L•min） | |
| B． | 平衡时，①与②容器中A的体积分数相等 | |
| C． | ③达平衡时体系能量的变化主要为热能转化为化学能 | |
| D． | 容器③中，开始时v（B）生成＞v（B）消耗 |
二氧化碳是造成温室效应的主要气体，二氧化碳的回收再利用是减缓温室效应的有效途径之一．（1）二氧化碳重整可用于制取甲烷．已知：
CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）△H1=+247kJ•mol-1
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H2=+205kJ•mol-1
则反应CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2（g）的△H3-163kJ/mol．
（2）一定压强下，在某恒容密闭容器中，充入H2和CO2发生反应：2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（g），其起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图所示．
①降低温度，平衡向正反应方向移动．
②在700K、起始投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=1.5时，H2的转化率为40%．若达到平衡后H2的浓度为amol•L-1，则达到平衡时CH2CH2OH的浓度为$\frac{a}{9}$mol/L．
（3）CO2和H2在一定条件下可合成二甲醚：2CO2（g）+6H2（g）?CH3OCH3（g）+2H2O（g）△H．在一定压强下，将2.5molH2与amolCO2置于容积为1L的密闭容器中，发生上述反应，达到平衡状态时，测得反应的实验数据如下表：
| 温度/K CO2转化率/% a/mol | 500 | 600 | 700 | 800 |
| 1.67 | x | 33 | ||
| 1.25 | 60 | 43 | y | |
| 0.83 | z | 32 | w |
A．x=y B．x＞y C．x＜y D．无法判断
②下列关于该反应的叙述正确的是ABC．
A．该反应的△H＜0，△S＜0 B．该反应的平衡常数随温度升高而减小
C．转化率分别为z、w时，达到平衡的时间前者长 D．转化率分别为y、w时，平衡常数不同．
| A． | 小于$\frac{1}{2}$ | B． | 大于$\frac{1}{2}$，小于1 | C． | 等于$\frac{1}{2}$ | D． | 大于1，小于2 |
科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池．已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ•mol-1、-283.0kJ•mol-1和-726.5kJ•mol-1．请回答下列问题：