Question

（1）有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是____________(填序号)。

a．电解水制氢：2H₂O2H₂↑+O₂↑

b．高温使水分解制氢：2H₂O(g)2H₂+O₂

c．太阳光催化分解水制氢：2H₂O2H₂↑+O₂↑

d．天然气制氢：CH₄+H₂O(g)CO+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 H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图所示。

①从1 min到6 min，v(H₂)=__________mol·L⁻¹·min⁻¹。

②能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填编号)。

a．总压强保持不变

b．混合气体的密度不随时间的变化而变化

c．H₂的体积分数在混合气体中保持不变

d．单位时间内消耗3 mol H₂，同时生成1 mol H₂O

e．反应中CO₂与H₂的物质的量之比为1∶3且保持不变

Answer

（1）c （2）①0.15 ②ac

【解析】（1）用水分解或电解都要消耗能源，天然气也是有限资源，只有太阳能是取之不尽用之不竭的能源；观察给出的四个选项，由TiO2作催化剂，利用太阳光分解水制氢气最节能。

（2）①从1 min到6 min，CO2浓度变化为0.25 mol/L，则v(CO2)=0.05 mol/(L·min)，根据速率之比等于化学计量数之比，得v(H2)=0.15 mol/(L·min)。②这是一个反应前后气体分子数不相等的反应，故a项说明反应达到平衡状态；混合气体的密度始终不变，故b项不能说明反应达到平衡状态；氢气的体积分数不变，说明各物质的物质的量不再发生变化，故c项说明反应达到平衡状态；单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O，表示同一个方向，故d项不能说明反应达到平衡状态；根据加入的量知，反应过程中CO2和H2的物质的量之比始终是1∶3，故e项不能说明反应达到平衡状态。