Question

14．CO₂ 和CO與我們的社會(huì)生活聯(lián)系相當(dāng)密切，某化學(xué)課題組對(duì)此進(jìn)行了探究．
（1）CO₂可用NaOH溶液吸收得到碳酸鹽．若將0.1mol•L^-1Na₂CO₃溶液與0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液等體積混合，則混合后的溶液中c（CO₃^2-）小于c（HCO₃^-）（填“大于”“小于”或“等于”）；0.1mol•L^-1Na₂CO₃ 溶液中c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）[用含c（HCO₃^-）、c（H₂CO₃）的關(guān)系式表示]．
（2）常溫常壓下，飽和CO₂ 水溶液的pH=5.6，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的電離及 H₂CO₃ 的第二級(jí)電離，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K=4.2×10^-7mol•L^-1．（已知：10^-5.6=2.5×10^-6）
（3）常溫下，0.1mol•L^-1NaHCO₃ 溶液的pH大于8，則溶液中c（H₂CO₃）＞c（CO₃^2-）（填“＞”“=”或“＜”），原因是因?yàn)镹aHCO₃溶液中既存在電離平衡：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，又存在水解平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于電離程度 （用離子方程式和必要的文字說(shuō)明）．
（4）小李同學(xué)擬用沉淀法測(cè)定空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)，他查得CaCO₃、BaCO₃的溶度積K_sp分別為4.96×10^-9、2.58×10^-9．小李應(yīng)該選用的試劑是Ba（OH）₂（或NaOH溶液和BaCl₂溶液）；．
（5）一定條件下，將2molH₂O（g）和2molCO充入容積固定的1L密閉容器中，加熱至高溫，發(fā)生下列可逆反應(yīng)：2H₂O?2H₂+O₂…①，2CO+O₂?2CO₂…②．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①當(dāng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變時(shí)，測(cè)知下列各項(xiàng)中提供的物理量即可求出該條件下混合氣體平衡組成的是B （填序號(hào)，K₁指反應(yīng)①的平衡常數(shù)，K₂指反應(yīng)②的平衡常數(shù)）．
A．K₁、K₂ 　B．K₁、c（CO₂） 　C．K₂、c（O₂）
②請(qǐng)?jiān)趫D中，畫(huà)出反應(yīng)過(guò)程中c（O₂）的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）若將0.1mol•L^-1Na₂CO₃溶液與0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液等體積混合，碳酸根離子水解程度大于碳酸氫根離子，離子濃度碳酸氫根離子濃度大于碳酸根離子濃度；根據(jù)原子守恒和電荷守恒計(jì)算c（OH^-）-c（H⁺）的值；
（2）電離平衡常數(shù)指弱電解質(zhì)在一定條件下電離達(dá)到平衡時(shí)，溶液中電離所生成的各種離子濃度系數(shù)次冪的乘積，跟溶液中未電離分子的濃度系數(shù)次冪的乘積的比值，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$；
（3）依據(jù)溶液呈堿性，判斷碳酸氫根離子水解程度大于電離程度分析判斷離子濃度大小；
（4）根據(jù)CaCO₃、BaCO₃的溶度積大小可知BaCO₃更難溶，因此令CO₂生成BaCO₃反應(yīng)更完全；
（5）①兩個(gè)反應(yīng)靠O₂聯(lián)系起來(lái)，只要知道O₂和另外任意一種氣體的平衡濃度，均可求出混合氣體的平衡組成；
②依據(jù)化學(xué)平衡計(jì)算平衡后得到氧氣物質(zhì)的量，結(jié)合反應(yīng)過(guò)程畫(huà)出變化曲線．

解答 解：（1）若將0.1mol•L^-1Na₂CO₃溶液與0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液等體積混合，碳酸根離子水解程度大于碳酸氫根離子，離子濃度c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-），根據(jù)原子守恒和電荷守恒計(jì)算c（OH^-）-c（H⁺）的值，根據(jù)碳原子守恒得，c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）=0.1mol/L，根據(jù)溶液中電荷守恒得：2×c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（OH^-）=c（Na⁺ ）+c（H⁺ ），c（Na⁺ ）=0.2mol/L，所以c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃），
故答案為：小于；c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃）；
（2）飽和CO₂水溶液的pH=5.6，所以c（H⁺）=10^-5.6=2.5×10^-6mol/L，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5mol•L^-1，
則H₂CO_3?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)，K=飽和CO₂水溶液的pH=5.6，所以c（H⁺）=10^-5.6=2.5×10^-6mol/L，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1，
則H₂CO_3?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)，K=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=$\frac{2.5×10×2.5×1{0}^{-6}}{1.5×1{0}^{-5}}$=4.2×10^-7 mol•L^-1，
故答案為：4.2×10^-7 mol•L^-1；
（3）因NaHCO₃溶液顯堿性，HCO₃^-的水解程度大于自身的電離程度，即NaHCO₃溶液中既存在電離平衡為HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，水解平衡為HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于電離程度，
故答案為：＞；因?yàn)镹aHCO₃溶液中既存在電離平衡：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，又存在水解平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于電離程度；
（4）根據(jù)CaCO₃、BaCO₃的溶度積大小可知BaCO₃更難溶，因此令CO₂生成BaCO₃反應(yīng)更完全，故可選擇Ba（OH）₂（或NaOH溶液和BaCl₂溶液）作為CO₂的沉淀劑，
故答案為：Ba（OH）₂（或NaOH溶液和BaCl₂溶液）；
（5）①由兩個(gè)方程式可知，兩個(gè)反應(yīng)靠O₂聯(lián)系起來(lái)，只要知道O₂和另外任意一種氣體的平衡濃度，均可求出混合氣體的平衡組成，當(dāng)知道H₂O和H₂或CO和CO₂的平衡濃度時(shí)，由于兩個(gè)方程式無(wú)法通過(guò)O₂建立反應(yīng)量的關(guān)系，所以無(wú)法求其混合氣體的平衡組成，選項(xiàng)中B符合，
故答案為：B；
②圖象分析可知，水反應(yīng)物質(zhì)的量2mol-0.75mol=1.25mol，
                        2H₂O=2H₂+O₂
起始量（mol）  2        0     0
變化量（mol） 1.25  1.25 0.625
反應(yīng)后量（mol）0.75  1.25  0.625
結(jié)合反應(yīng)消耗氧氣得到，
                        2CO+O₂?2CO₂
起始量（mol） 2    0.625    0
變化量（mol） 0.25  0.125   0.25
平衡量（mol） 1.75   0.5     0.25
最后平衡狀態(tài)壓強(qiáng)為0.5mol，圖象為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的影響因素分析和計(jì)算應(yīng)用、弱電解質(zhì)溶液中平衡影響因素分析和PH計(jì)算、平衡常數(shù)的計(jì)算、鹽類(lèi)水解、圖象理解應(yīng)用等知識(shí)，題目難度較大，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力，要求學(xué)生能根據(jù)題目所給信息解題，善于發(fā)掘題目信息．