问题 填空题

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    。 

A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2

B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2

C.太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2

D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2

(2)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH="-49.0" kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从3 min到9 min,v(H2)=    mol/(L·min)。 

②能说明上述反应达到平衡状态的是    (填编号)。 

A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)

B.混合气体的密度不随时间的变化而变化

C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O

D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

(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/℃0100200300400
平衡常数667131.9×12.4×11×1
 

下列说法正确的是    。 

A.该反应正反应是放热反应

B.该反应在升高温度时,CH3OH(g)的体积分数减小,说明v(CH3OH)减小,v(CH3OH)增大

C.在T ℃时,1 L密闭容器中,投入0.1 mol CO和0.2 mol 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(5 Mpa)和250 ℃,是因为此条件下,原料气转化率最高

答案

(1)C(3分) (2)①0.125(2分) ②D(3分)

(3)AC(4分)

(1)电解和高温都需要消耗大量能源,太阳光催化分解水制氢最节能。(2)①根据图像可知,从3 min到9 min内CO2减少了0.25 mol/L,所以H2减少了0.75 mol/L,故v(H2)=0.125mol/(L·min)。②在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,故D对;平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,故A错;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,故B错;选项C中反应速率的方向是相同的,由于速率之比是相应的化学计量数之比,因此C中的关系始终成立,不正确。(3)根据表中数据可知,随着温度的升高,K值是逐渐减小的,这说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,选项A正确;升高温度,v(CH3OH)和v(CH3OH)均增大,选项B不正确;平衡时CO、氢气、甲醇的浓度分别是(mol/L)0.05、0.1、0.05,所以平衡常数K==100,选项C正确;由于正反应是放热的,因此升高温度不利于反应物的转化,故D错,答案选AC。

单项选择题 A2型题
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