Question

（10分）研究碳及其化合物的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。某學習小組查閱資料并進行相關探究，請幫忙完成以下探究。

（1）pC類似于pH，是指極稀溶液中的溶質濃度的常用對數的負值。如某溶液中某溶質的濃度為1×10^－3 mol/L，則該溶液中該溶質的pC＝－lg(1×10^－3)＝3。如圖為25℃時H₂CO₃溶液的pC－pH圖。請回答下列問題：（若離子濃度小于10^-5mol/L，可認為該離子不存在）

①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－________(填“能”或“不能”)大量共存。

②H₂CO₃一級電離平衡常數的數值K_a1        。

③人體血液里主要通過碳酸氫鹽緩沖體系(H₂CO₃/HCO₃^－)可以抵消少量酸或堿，維持pH7.4。當過量的酸進入血液中時，血液緩沖體系中的c(H⁺)/c(H₂CO₃)最終將        。

A．變大             B．變小             C．基本不變         D．無法判斷

（2）高溫時，用CO還原MgSO₄可制備高純MgO。由MgO可制成“鎂—次氯酸鹽”燃料電池，其裝置示意圖如圖，

該電池反應的離子方程式為                                。

（3）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為： CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g)  △H ；

①取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體(物質的量之比均為1∶3)，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發生上述反應，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數φ(CH₃OH)與反應溫度T的關系曲線如圖

所示，則上述CO₂轉化為甲醇反應熱ΔH        0(填“>” “<”或“＝”)。

②一定溫度下，在容積相同且固定的兩個密閉容器中，按如下方式投入反應物，一段時間后達到平衡。

容 器	甲	乙
反應物 投入量	1molCO2 3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

若甲中平衡后氣體的壓強為開始時的0.8倍，要使平衡后乙與甲中各物質濃度相同，且起始時維持反應逆向進行，則c的取值范圍為               。

 

Answer 1

【答案】

（共10分）

（1）①不能  (1分) ②10^-6　 (2分) ③A　(1分)

（2）Mg + ClO^- + H₂O = Cl^- + Mg(OH)₂（2分）。

（3）①＜  (2分)    ② 0.4＜c≤1  （2分）。

【解析】

試題分析：（1）①：H₂CO₃會發生電離出H⁺， HCO₃^－會發生電離出H⁺和發生水解結合H⁺， CO₃^2－會發生水解與H⁺結合，故H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－不能大量共存。②分析圖中可以看到當PH=6時H₂CO₃發生一極電離，因此K_a110^-6。③過量的酸含有大量的H⁺，因此c(H⁺)/c(H₂CO₃)最終將變大。

（2）由圖中分析得出，Mg是負極，失去電子，生成Mg(OH)₂，ClO^-會得到電子生成Cl^-，因此電池反應的離子方程式為：Mg + ClO^- + H₂O = Cl^- + Mg(OH)₂。

（3）①由圖可知最高點反應到達平衡，達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應進行，升高溫度平衡吸熱方向進行，逆反應為吸熱反應，則正反應為放熱反應，即△H₃＜0。

故答案為：＜。

②根據分析化學方程式，反應前后的化學總物質的量之比是2:1，又因為甲中平衡后氣體的壓強為開始時的0.8倍，因此c的最小量為0.8/[（1mol+3mol）/2]=0.4mol,最大值為1mol，故c的取值范圍為：0.4＜c≤1。

考點："三廢"處理與環境保護 熱化學方程式 原電池和電解池的工作原理 化學平衡的影響因素 化學平衡的計算 弱電解質在水溶液中的電離平衡 難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質 酸堿混合時的定性判斷及有關ph的計算

點評：（1）本題考查弱電解質在水溶液中的電離及圖象，學生能正確了利用圖象來分析是解答本題的關鍵，并注意利用習題中的信息來解答，難度不大．（2）本題從多個角度對化石燃料進行了全面的考查，難度中等，培養了學生分析問題解決問題的能力．