Question

聯(lián)合國氣候變化大會(huì)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%．
（1）有效“減碳”的手段之一是節(jié)能．下列制氫方法最節(jié)能的是

 

．（填字母序號）
A．電解水制氫：2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑
B．高溫使水分解制氫：2H₂O

高溫  .

2H₂↑₂↑
C．太陽光催化分解水制氫：2H₂O

TiO2    .

太陽光

2H₂↑+O₂↑
D．天然氣制氫：CH₄+H₂O

高溫

CO+3H₂
（2）CO₂加氫合成DME（二甲醚）是解決能源危機(jī)的研究方向之一．
2CO₂（g）=6H₂（g）→CH₃OCH₃（g）=3H₂0（g）△H＞0．
請?jiān)谧鴺?biāo)圖中用虛線畫出上述反應(yīng)在有催化劑情況下反應(yīng) 過程中體系能量變化示意圖．
（3）C0₂可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)．在某溫度下體積為1L的恒容密閉容器中，充入 1molC0₂和3mol H₂，發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，測 得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．

①從3min 到 10min，v（H₂）=

 

mol/（L．min）．
②能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

 （選填編號）．
A．反應(yīng)中C0₂與CH₃0H的物質(zhì)的量濃度之比為1：1
B．混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化
C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時(shí)生成1mol H₂O
D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
③下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

 

 （選填編號）．
A．升高溫度B．恒溫恒容充入He（g）
C．將H₂O（g）從體系中分離 D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂
④計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．若改變

 

條件（填選項(xiàng)），可使 K=1．
A增大壓強(qiáng) B增大反應(yīng)物濃度 C降低溫度 D升高溫度E加入催化劑．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）有效“減碳”的手段之一是節(jié)能，利用太陽光催化分解水制氫是最節(jié)能的，減少電能、天然氣、熱能的利用；
（2）化劑不影響反應(yīng)熱，但催化劑降低反應(yīng)所需的活化能，以此來圖畫；
（3）①根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算出v（CH₃OH），然后根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比求出v（H₂）；
②在一定條件下，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理性也不變；
③依據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理結(jié)合反應(yīng)特征防止判斷選項(xiàng)；
④依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到，改變條件使K=1．

解答： 解：（1）A、消耗電能，不是最節(jié)能的方法，故A錯(cuò)誤；
B、消耗熱能，不是減碳的手段，故B錯(cuò)誤；
C、利用太陽光催化分解水制氫是最節(jié)能的，故C正確；
D、天然氣是非再生能源，且不是最節(jié)能的方法，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（2）催化劑不影響反應(yīng)熱，但催化劑降低反應(yīng)所需的活化能，如圖所示催化劑對反應(yīng)的影響為，
故答案為：；
（3）①由圖象可知：v（CH₃OH）=

0.75mol/L-0.5mol/L

7min

=0.0357mol/（L?min），v（H₂）=3v（CH₃OH）=0.11mol/（L?min）；
故答案為：0.11mol/（L?min）；
②A．由圖可知反應(yīng)中CO₂與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1時(shí)，并未達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．因氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在單位時(shí)間內(nèi)每消耗3molH₂，同時(shí)生成1molH₂O，故C錯(cuò)誤；
D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選：D；
③CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，說明平衡正向進(jìn)行；
A．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，

n(CH3OH)

n(CO2)

減小，故A不符合；
B．恒溫恒容充入He（g），總壓增大，分壓不變，平衡不動(dòng)，故

n(CH3OH)

n(CO2)

不變，故B不符合；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向進(jìn)行，

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C符合； 
D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂ ，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故D符合；
故答案為：CD．
④依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，在某溫度下體積為1L的恒容密閉容器中，充入 1molC0₂和3mol H₂，圖象分析平衡使甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度為0.25mol/L，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L） 1        3         0         0
變化量（mol/L） 0.75    2.25       0.75     0.75
平衡量（mol/L）0.25     0.75       0.75     0.75
平衡常數(shù)K=

0.75×0.75

0.25×0.753

=

16

3

；
改變條件使K=1，應(yīng)使平衡逆向進(jìn)行，分析選項(xiàng)改變條件
A、增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)不變，故A不符合；
B、增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)不變，故B不符合；
C、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大，故C不符合；
D、升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，可以達(dá)到K=1，故D符合；
E、加入催化劑，改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，平衡不動(dòng)，平衡常數(shù)不變，故E不符合；
故答案為：

16

3

；D．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡影響因素、平衡標(biāo)志判斷、平衡常數(shù)計(jì)算等分析，主要是化學(xué)平衡移動(dòng)原理的理解應(yīng)用，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度，壓強(qiáng)等改變，題目難度中等．