Question

联合国气候变化大会于2009年12月7-18日在哥本哈根召开．中国政府承诺，到2020年，单位GDP 二氧化碳排放比2005年下降40%-45%．
（1）有效“减碳”的手段之一是节能．下列制氢方法最节能的是

 

．（填字母序号）
A．电解水制氢：2H₂O

电解  .

2H₂↑+O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O

高温  .

2H₂↑₂↑
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加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一．
2CO₂（g）=6H₂（g）→CH₃OCH₃（g）=3H₂0（g）△H＞0．
请在坐标图中用虚线画出上述反应在有催化剂情况下反应 过程中体系能量变化示意图．
（3）C0₂可转化成有机物实现碳循环．在某温度下体积为1L的恒容密闭容器中，充入 1molC0₂和3mol H₂，发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，测 得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．

①从3min 到 10min，v（H₂）=

 

mol/（L．min）．
②能说明上述反应达到平衡状态的是

 

 （选填编号）．
A．反应中C0₂与CH₃0H的物质的量浓度之比为1：1
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

 

 （选填编号）．
A．升高温度B．恒温恒容充入He（g）
C．将H₂O（g）从体系中分离 D．恒温恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂
④计算该温度下此反应的平衡常数K=

 

．若改变

 

条件（填选项），可使 K=1．
A增大压强 B增大反应物浓度 C降低温度 D升高温度E加入催化剂．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

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是最节能的，减少电能、天然气、热能的利用；
（2）化剂不影响反应热，但催化剂降低反应所需的活化能，以此来图画；
（3）①根据v=

△c

△t

计算出v（CH₃OH），然后根据速率之比等于化学计量数之比求出v（H₂）；
②在一定条件下，当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理性也不变；
③依据化学平衡移动原理结合反应特征防止判断选项；
④依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到，改变条件使K=1．

解答： 解：（1）A、消耗电能，不是最节能的方法，故A错误；
B、消耗热能，不是减碳的手段，故B错误；
C、利用太阳光催化分解水制氢是最节能的，故C正确；
D、天然气是非再生能源，且不是最节能的方法，故D错误；
故答案为：C；
（2）催化剂不影响反应热，但催化剂降低反应所需的活化能，如图所示催化剂对反应的影响为，
故答案为：；
（3）①由图象可知：v（CH₃OH）=

0.75mol/L-0.5mol/L

7min

=0.0357mol/（L?min），v（H₂）=3v（CH₃OH）=0.11mol/（L?min）；
故答案为：0.11mol/（L?min）；
②A．由图可知反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1时，并未达到平衡状态，故A错误；
B．因气体的质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，都存在混合气体的密度不随时间的变化而变化，不能判断是否达到平衡状态，故B错误；
C．无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内每消耗3molH₂，同时生成1molH₂O，故C错误；
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变，说明达到平衡状态，故D正确；
故选：D；
③CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，反应是气体体积减小的放热反应，能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，说明平衡正向进行；
A．反应是吸热反应，升高温度，平衡逆向进行，

n(CH3OH)

n(CO2)

减小，故A不符合；
B．恒温恒容充入He（g），总压增大，分压不变，平衡不动，故

n(CH3OH)

n(CO2)

不变，故B不符合；
C．将H₂O（g）从体系中分离，平衡正向进行，

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C符合； 
D．恒温恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂ ，相当于增大压强，平衡正向进行，

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故D符合；
故答案为：CD．
④依据化学平衡三段式列式计算，在某温度下体积为1L的恒容密闭容器中，充入 1molC0₂和3mol H₂，图象分析平衡使甲醇浓度为0.75mol/L，二氧化碳浓度为0.25mol/L，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L） 1        3         0         0
变化量（mol/L） 0.75    2.25       0.75     0.75
平衡量（mol/L）0.25     0.75       0.75     0.75
平衡常数K=

0.75×0.75

0.25×0.753

=

16

3

；
改变条件使K=1，应使平衡逆向进行，分析选项改变条件
A、增大压强，平衡正向进行，平衡常数不变，故A不符合；
B、增大反应物浓度，平衡正向进行，平衡常数不变，故B不符合；
C、反应是放热反应，降低温度，平衡正向进行，平衡常数增大，故C不符合；
D、升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，可以达到K=1，故D符合；
E、加入催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，平衡不动，平衡常数不变，故E不符合；
故答案为：

16

3

；D．

点评：本题考查了化学平衡影响因素、平衡标志判断、平衡常数计算等分析，主要是化学平衡移动原理的理解应用，平衡常数随温度变化，不随浓度，压强等改变，题目难度中等．