Question

中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%．
（1）有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是

C

：
A．电解水制氢：2H₂O

电解  .

 2H₂↑+O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O

高温  .

2H₂↑+O₂↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H₂O

TiO2    .

太阳光

 2H₂↑+O₂↑
D．天然气制氢：CH₄+H₂O

高温  .

 CO+3H₂
（2）CO₂可转化成有机物实现碳循环．将2molCO₂和6molH₂充入容积为3L的密闭容器中，在一定温度和压强条件下发生了下列反应：CO₂（g）+3H₂ （g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol-1．反应在2分钟时达到了平衡．
①用H₂与CO₂浓度的变化表示该反应的速率，以它们的速率表示反应达到平衡的关系式是

3υ（CO₂）_正=υ（H₂）_逆

．
②达到平衡时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物中CH₃OH的“物质的量分数”变化情况如图1所示，关于温度（T）和压强（P）的关系判断正确的是

CD

（填序号）．

A．P₃＞P₂    T₃＞T₂
B．P₂＞P₄      T₄＞T₂
C．P₁＞P₃     T₁＞T₃
D．P₁＞P₄    T₂＞T₃
（3）工业上，CH₃OH也可由CO和H₂合成．参考合成反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平
衡常数：

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

下列说法正确的是

AC

．
A．该反应正反应是放热反应
B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应△S＜0
C．在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1mol CO和0.2mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100
D．工业上采用稍高的压强（5Mpa）和250℃，是因为此条件下，原料气转化率最高
（4）二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一，科学家利用NaOH溶液喷淋“捕捉”空气中的CO₂（如图2）．
以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[CO（NH₂）₂]．已知：
2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol-1
NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.49kJ?mol-1
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+88.0kJ?mol-1
试写出NH₃和CO₂合成尿素和液态水的热化学方程式

2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98kJ?mol^-1

．

Answer 1

分析：（1）有效“减碳”的手段之一是节能，利用太阳光催化分解水制氢最节能；
（2）①可逆反应达到平衡的标志是正反应速率与逆反应速率相等；
②根据勒夏特列原理解题；
（3）A．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动；
B．根据△G=△H-T△S判断，△G＞0，反应不能自发进行；△G＜0，反应自发进行；
C．利用三段式计算出平衡时平衡混合物各组分的浓度，代入平衡常数的表达式计算；
D．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，不利用原料气转化．
（4）依据盖斯定律和热化学方程式计算．

解答：解：（1）有效“减碳”的手段之一是节能，利用太阳光催化分解水制氢最节能，不需要使用热量与电能，故选：C；
（2）①平衡时正逆反应速率相等，用H₂与CO₂浓度的变化表示该反应的速率为3υ（CO₂）_正=υ（H₂）_逆，故答案为：3υ（CO₂）_正=υ（H₂）_逆；
②P₄～P₁，甲醇的物质的量分数增大，平衡右移，正反应是体积减小的反应，故P₄＜P₃＜P₂＜P₁；T₁～T₄，甲醇的物质的量分数增大，平衡右移，正反应是放热的反应，说明T₁＞T₂＞T₃＞T₄，故答案为：CD；
（3）A．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，故A正确；
B．反应为放热反应△H＜0，△G=△H-T△S＜0，反应自发进行，△S＜0，低温下，反应也可以自发进行，故B错误；
C．对于可逆反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始（mol/L）：0.1      0.2         0
变化（mol/L）：0.05     0.1        0.05     
平衡（mol/L）：0.05     0.1        0.05
所以平衡常数k=

0.05

0.05×0．12

=100，故C正确；
D．增大压强，平衡向正反应移动，有利于原料气转化．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，故升高不利用原料气转化，采取250℃温度，考虑反应速率与催化剂的活性，故D错误．
故选：AC．
（4）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.49kJ?mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+88.0kJ?mol^-1
④2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H4
依据热化学方程式和盖斯定律①+②-③，得到△H=-159.47kJ?mol^-1+116.49kJ?mol^-1-88.0kJ?mol^-1=-130.98KJ/mol，故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98 kJ?mol^-1．

点评：本题考查化学平衡移动、盖斯定律、化学平衡常数等，（2）为易错点，注意勒夏特列原理的应用，题目难度中等．