题目内容
【题目】下图是某水溶液常温下pH从0到14的范围内H2CO3、HCO3-、CO32-三种成分平衡时组成分数,下列叙述正确的是
A. 此图是1.0mol/L碳酸钠溶液滴定1.0mol/L盐酸的滴定曲线
B. 向pH=10.25的溶液中通HCl气体使pH=7,此时c(H2CO3)>c(Cl-)=c(HCO3-)>c(CO32-)
C. 人体血液的pH约为7.4,则CO2在血液中多以HCO3-形式存在
D. 该温度下,碳酸氢根的水解平衡常数Kh=10-3.75
【答案】C
【解析】1.0mol/L碳酸钠溶液滴定1.0mol/L盐酸,在碳酸浓度达到饱和之前,碳酸浓度应逐渐增大,且起始浓度不可能为1.0mol/L,A错误;碳酸钠和碳酸氢钠溶液水解显碱性,而加入氯化氢后,溶液显中性,只能说明盐酸的量要少一些,两种盐稍过量,所以c(H2CO3)>c(Cl-),又由于碳酸根离子水解能力大于碳酸氢根离子,所以c(HCO3-)>c(CO32-),但是c(H2CO3)、c(Cl-)均大于c(HCO3-)、c(CO32-),所以,c(H2CO3)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(CO32-);B错误;由图可知,当pH=7.4时,HCO3-的量最大,所以人体血液的pH约为7.4,则CO2在血液中多以HCO3-形式存在,C正确;从图像看出,当pH=6.37时,c(H2CO3)=c(HCO3-),碳酸的第一步电离平衡常数为Ka1=c(HCO3-)×c(H+)/ c(H2CO3)=10-6.37, 该温度下,碳酸氢根的水解平衡常数Kh=Kw/ Ka1=10-14/10-6.37=10-7.63, D错误;正确选项C。
【题目】以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点,但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。
(1)以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应:
主反应:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H=+49 kJmol-1
副反应:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41 kJmol-1
①甲醇在催化剂作用下裂解可得到H2和CO,则该反应的化学方程式为_________________________,既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_________________________。
②分析适当增大水醇比(nH2O∶nCH3OH)对甲醇水蒸气重整制氢的好处_________________________。
③某温度下,将nH2O∶nCH3OH =1∶1的原料气充入恒容密闭容器中,初始压强为p1,反应达到平衡时总压强为p2,则平衡时甲醇的转化率为_________________________。(忽略副反应)
(2)工业常用CH4 与水蒸气在一定条件下来制取H2,其原理为:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+203kJ·mol-1
①该反应的逆反应速率表达式为; V逆=k·c(CO)·c3(H2),k为速率常数,在某温度下,测得实验数据如表:
CO浓度(mol·L-1) | H2浓度(mol·L-1) | 逆反应速率(mol·L-1·min-1) |
0.05 | C1 | 4.8 |
c2 | C1 | 19.2 |
c2 | 0.15 | 8.1 |
由上述数据可得该温度下,上述反应的逆反应速率常数k 为__________L3·mol-3·min-1。
②在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3mol 的CH4和水蒸气,在一定条件下发生上述反应,测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示,则压强Pl_____P2(填“大于”或“小于”)温度T3_______T4(填“大于”或“小于”);压强为P1时,在N点; v正_______v逆(填“大于”或“小于”或“等于”)。求N点对应温度下该反应的平衡常数 K=_____________________。