Question

7．上海世博會(huì)成為第一個(gè)“低碳世博”．主辦方確定以“低碳、和諧、可持續(xù)發(fā)展的城市”為主題，將大量新能源、節(jié)能環(huán)保科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用于世博會(huì)．

（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C．（填字母序號(hào)）
A．電解水制氫：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
B．高溫使水分解制氫：2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
C．太陽光催化分解水制氫：2H₂O$\frac{\underline{\;\;\;TiO_{2}\;\;\;}}{太陽光}$2H₂↑+O₂↑
D．天然氣制氫：CH₄+H₂O?CO+3H₂
（2）CO₂加氫合成DME（二甲醚）是解決能源危機(jī)的研究方向之一．
2CO₂（g）+6H₂（g）-→CH₃OCH₃（g）+3H₂O△H＞0．
請(qǐng)?jiān)趫D1中畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖，并進(jìn)行必要標(biāo)注．
（3）CO₂可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)．在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，
測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示．
①從3min到10min，v（H₂）=0.11mol/（L•min）．
②下列措施中能使$\frac{n（C{O}_{2}OH）}{nC{O}_{2}}$增大的是CD（選填編號(hào)）．
A．升高溫度B．恒溫恒容再充入1mol CO₂
C．將H₂O（g）從體系中分離D．恒溫恒容再充入1molCO₂和3mol H₂
E．將CH₃OH（g）從體系中分離F．使用高效催化劑．

Answer 1

分析 （1）用水分解或電解都要消耗能源，天然氣也是有限資源，只有太陽能是取之不盡用之不竭的能源；
（2）注意催化劑可降低反應(yīng)所需的活化能；
（3）①根據(jù)圖象計(jì)算v（CO₂），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算；
②使n（CH₃OH）/n（CO₂）應(yīng)采取措施，使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量．

解答 解：（1）用水分解或電解都要消耗能源，天然氣也是有限資源，只有太陽能是取之不盡用之不竭的能源，
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）該反應(yīng)△H＞0，為吸熱反應(yīng)，所以生成物能量高于反應(yīng)物，使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，故可畫出圖為：，
故答案為：；
（3）①由圖象可知：v（CO₂）=$\frac{0.25mol/L}{7min}$，則v（H₂）=3v（CO₂）=3×$\frac{0.25mol/L}{7min}$=0.11mol/（L•min），故答案為：0.11；
②使n（CH₃OH）/n（CO₂）應(yīng)采取措施，使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A、該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯(cuò)誤；
B、恒溫恒容再充入1mol CO₂，雖然平衡正向移動(dòng)，但是根據(jù)勒夏特列原理改變外界條件，平衡移動(dòng)只能減弱這種改變，不能消除，所以n（CH₃OH）/n（CO₂）變小，故B錯(cuò)誤；
C、將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D、再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
E．將CH₃OH（g）從體系中分離出來，減小了CH₃OH（g）的濃度，雖然平衡正向移動(dòng)，但是根據(jù)勒夏特列原理改變外界條件，平衡移動(dòng)只能減弱這種改變，不能消除，所以n（CH₃OH）/n（CO₂）變小，故E錯(cuò)誤；
F．使用高效催化劑，平衡不移動(dòng)，所以n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故F錯(cuò)誤；
故答案為：CD．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了綠色化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、影響化學(xué)平衡移動(dòng)的條件等知識(shí)點(diǎn)，中等難度，注重對(duì)基本原理的理解．