Question

（10分）研究碳及其化合物的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。某學(xué)習(xí)小組查閱資料并進(jìn)行相關(guān)探究，請(qǐng)幫忙完成以下探究。

（1）pC類(lèi)似于pH，是指極稀溶液中的溶質(zhì)濃度的常用對(duì)數(shù)的負(fù)值。如某溶液中某溶質(zhì)的濃度為1×10^－3 mol/L，則該溶液中該溶質(zhì)的pC＝－lg(1×10^－3)＝3。如圖為25℃時(shí)H₂CO₃溶液的pC－pH圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（若離子濃度小于10^-5mol/L，可認(rèn)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(jí)電離平衡常數(shù)的數(shù)值K_a1        。

③人體血液里主要通過(guò)碳酸氫鹽緩沖體系(H₂CO₃/HCO₃^－)可以抵消少量酸或堿，維持pH7.4。當(dāng)過(guò)量的酸進(jìn)入血液中時(shí)，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(wú)法判斷

（2）高溫時(shí)，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(yīng)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(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)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(zhì)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(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH₃OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖

所示，則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)熱ΔH        0(填“>” “<”或“＝”)。

②一定溫度下，在容積相同且固定的兩個(gè)密閉容器中，按如下方式投入反應(yīng)物，一段時(shí)間后達(dá)到平衡。

容 器	甲	乙
反應(yīng)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(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的0.8倍，要使平衡后乙與甲中各物質(zhì)濃度相同，且起始時(shí)維持反應(yīng)逆向進(jìn)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(huì)發(fā)生電離出H⁺， HCO₃^－會(huì)發(fā)生電離出H⁺和發(fā)生水解結(jié)合H⁺， CO₃^2－會(huì)發(fā)生水解與H⁺結(jié)合，故H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－不能大量共存。②分析圖中可以看到當(dāng)PH=6時(shí)H₂CO₃發(fā)生一極電離，因此K_a110^-6。③過(guò)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(fù)極，失去電子，生成Mg(OH)₂，ClO^-會(huì)得到電子生成Cl^-，因此電池反應(yīng)的離子方程式為：Mg + ClO^- + H₂O = Cl^- + Mg(OH)₂。

（3）①由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡，達(dá)平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，升高溫度平衡吸熱方向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H₃＜0。

故答案為：＜。

②根據(jù)分析化學(xué)方程式，反應(yīng)前后的化學(xué)總物質(zhì)的量之比是2:1，又因?yàn)榧字衅胶夂髿怏w的壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)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(diǎn)："三廢"處理與環(huán)境保護(hù) 熱化學(xué)方程式 原電池和電解池的工作原理 化學(xué)平衡的影響因素 化學(xué)平衡的計(jì)算 弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡 難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì) 酸堿混合時(shí)的定性判斷及有關(guān)ph的計(jì)算

點(diǎn)評(píng)：（1）本題考查弱電解質(zhì)在水溶液中的電離及圖象，學(xué)生能正確了利用圖象來(lái)分析是解答本題的關(guān)鍵，并注意利用習(xí)題中的信息來(lái)解答，難度不大．（2）本題從多個(gè)角度對(duì)化石燃料進(jìn)行了全面的考查，難度中等，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力．