题目内容
【题目】碳及其化合物广泛存在于自然界。请回答下列问题：
(1)以CO2与NH3为原料可合成尿素。已知
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s) △H=－159.47 kJ·mol－1
②NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.49 kJ·mol－1
③H2O(l)=H2O(g) △H=+88.0 kJ·mol－1
写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式______________________________。
(2)海洋是地球上碳元素的最大吸收池。
①溶于海水中的CO2主要以四种无机碳形式存在，即：CO2、H2CO3、___________、___________。
②在海洋碳循环中，可通过如图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式___________。
(3)常温常压下，空气中的CO2溶于水中达到平衡时，其转化关系如下：
①CO2+H2O
H2CO3 K=1.8×10－3
②H2CO3H++HCO3－ Ka1=4.3×10－7，
③HCO3－ H++CO32－ Ka2=5.6×10－11
通常情况下，海水的pH约为8，若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则溶液中c(CO2)=____________________________________________mol/L。(保留两位有效数字)
(4)为了测量某湖水中无机碳含量，量取100mL湖水，酸化后用N2吹出CO2，再用NaOH溶液吸收。用1.0mol/L盐酸滴定吸收液，生成的V(CO2)随V(盐酸)变化关系如图1所示，则吸收液中离子浓度由大到小的顺序为__________，湖水中无机碳的浓度为___________mol/L。
(5)用CO2和天然气可以制备CO和H2，CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。密闭容器中浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2，在一定条件下反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图2所示，则压强p1___________p2(填“>”或“<)。若p2=3MPa，则T℃时该反应的平衡常数Kp=___________MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
【答案】
HCO3－ CO32- 
1.3×10-7 c(Na+)> c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+) 0. 2 < 4
【解析】
(1)氨气和二氧化碳生成尿素的方程式为： 
，反应等于①+②-③，则热化学方程式为：
；
(2) ①从图中可以看出来，还有一种形式为HCO3－，根据电离，可以知道还有一种形式为CO32-；②从图中，钙化作用中，1种反应物HCO3－，生成物有CaCO3和CO2，根据原子守恒，可以知道另一种反应物为Ca2+，可以根据原子守恒和电荷守恒写出方程式：；
（3）pH等于8，求c(CO2)，要找到两者的关系，忽略水的电离和碳酸的第二级电离。可将反应①②联立相加，得CO2+H2O
H++HCO3－，该反应的平衡常数=K·Ka1=
，根据第一级电离方程式H+和HCO3-的浓度相同，pH=8，c(H+)=10-8，
，可求出c(CO2)为1.3×10-7mol/L；
（4）根据图像，0~10mL的阶段，没有气体生成，发生反应：
，之后有气体生成，发生反应：
，可知Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比1:1，注意虽然第二个反应中消耗了20mLHCl，但有一部分NaHCO3来自于第一个反应。CO32-的水解能力比HCO3-的能力强，溶液呈碱性，则排序为：c(Na+)> c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+)；100mL的湖水，根据图像的第二步消耗了20mL 1mol/L的HCl生成的CO2为0.02mol，则湖水中无机碳的浓度为0.02mol÷0.1L=0. 2mol/L；
(5)同一温度下，p1的条件下，CH4的转化率更高。根据方程式，是气体体积增加的反应，增大压强，向气体体积减小的方向移动，CH4的转化率更小；则p1< p2。
CO2(g) + CH4(g)2CO(g)+2H2(g)
起始浓度 0.1mol/L 0.1mol/L 0 0
转化浓度 0.05mol/L 0.05mol/L 0.1mol/L 0.1mol/L
平衡浓度 0.05mol/L 0.05mol/L 0.1mol/L 0.1mol/L
总的物质的量浓度为0.3mol/L。
。
(1)根据盖斯定律计算，①+②-③，则热化学方程式为：；
(2) ①从图中可以看出来，还有形式为HCO3－，根据电离，可知还为CO32-；②从图中，根据原子守恒和电荷守恒，可写出方程式：；
（3）pH等于8，反应①②相加，得CO2+H2OH++HCO3－，该反应的平衡常数=K·Ka1=，根据第一级电离方程式H+和HCO3-的浓度相同，pH=8，c(H+)=10-8，，可求出c(CO2)为1.3×10-7mol/L；
（4）根据图像，0~10mL的阶段，没有气体生成，发生反应：，之后有气体生成，发生反应：，则Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比1:1，注意虽然第二个反应中消耗了20mLHCl，但有一部分NaHCO3来自于第一个反应。CO32-的水解能力比HCO3-的能力强，溶液呈碱性，则排序为：c(Na+)> c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+)；100mL的湖水，根据图像的第二步消耗了20mL 1mol/L的HCl生成的CO2为0.02mol，则湖水中无机碳的浓度为0.02mol÷0.1L=0. 2mol/L；
(5)同一温度下，p1的条件下，CH4的转化率更高。根据方程式，是气体体积增加的反应，增大压强，向气体体积减小的方向移动，CH4的转化率更小；则p1< p2。
CO2(g) + CH4(g)2CO(g)+2H2(g)
起始浓度 0.1mol/L 0.1mol/L 0 0
转化浓度 0.05mol/L 0.05mol/L 0.1mol/L 0.1mol/L
平衡浓度 0.05mol/L 0.05mol/L 0.1mol/L 0.1mol/L
总的物质的量浓度为0.3mol/L。。
