Question

（10分）研究碳及其化合物的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。某学习小组查阅资料并进行相关探究，请帮忙完成以下探究。

（1）pC类似于pH，是指极稀溶液中的溶质浓度的常用对数的负值。如某溶液中某溶质的浓度为1×10^－3 mol/L，则该溶液中该溶质的pC＝－lg(1×10^－3)＝3。如图为25℃时H₂CO₃溶液的pC－pH图。请回答下列问题：（若离子浓度小于10^-5mol/L，可认为该离子不存在）

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

②H₂CO₃一级电离平衡常数的数值K_a1        。

③人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系(H₂CO₃/HCO₃^－)可以抵消少量酸或碱，维持pH7.4。当过量的酸进入血液中时，血液缓冲体系中的c(H⁺)/c(H₂CO₃)最终将        。

A．变大             B．变小             C．基本不变         D．无法判断

（2）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图，

该电池反应的离子方程式为                                。

（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为： CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g)  △H ；

①取五份等体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图

所示，则上述CO₂转化为甲醇反应热ΔH        0(填“>” “<”或“＝”)。

②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

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

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使平衡后乙与甲中各物质浓度相同，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为               。

 

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】

试题分析：（1）①：H₂CO₃会发生电离出H⁺， HCO₃^－会发生电离出H⁺和发生水解结合H⁺， CO₃^2－会发生水解与H⁺结合，故H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－不能大量共存。②分析图中可以看到当PH=6时H₂CO₃发生一极电离，因此K_a110^-6。③过量的酸含有大量的H⁺，因此c(H⁺)/c(H₂CO₃)最终将变大。

（2）由图中分析得出，Mg是负极，失去电子，生成Mg(OH)₂，ClO^-会得到电子生成Cl^-，因此电池反应的离子方程式为：Mg + ClO^- + H₂O = Cl^- + Mg(OH)₂。

（3）①由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H₃＜0。

故答案为：＜。

②根据分析化学方程式，反应前后的化学总物质的量之比是2:1，又因为甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，因此c的最小量为0.8/[（1mol+3mol）/2]=0.4mol,最大值为1mol，故c的取值范围为：0.4＜c≤1。

考点："三废"处理与环境保护 热化学方程式 原电池和电解池的工作原理 化学平衡的影响因素 化学平衡的计算 弱电解质在水溶液中的电离平衡 难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质 酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算

点评：（1）本题考查弱电解质在水溶液中的电离及图象，学生能正确了利用图象来分析是解答本题的关键，并注意利用习题中的信息来解答，难度不大．（2）本题从多个角度对化石燃料进行了全面的考查，难度中等，培养了学生分析问题解决问题的能力．