Question

9．随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO₂的捕集利用技术成为研究的重点．
完成下列填空：
（1）目前国际空间站处理CO₂的一个重要方法是将CO₂还原，所涉及的反应方程式为：
CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
已知H₂的体积分数随温度的升高而增加．
若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化．（选填“增大”、“减小”或“不变”）

v正	v逆	平衡常数K	转化率α

（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：

	[CO2]/mol•L-1	[H2]/mol•L-1	[CH4]/mol•L-1	[H2O]/mol•L-1
平衡Ⅰ	a	b	c	d
平衡Ⅱ	m	n	x	y

a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为$\frac{c{d}^{2}}{a{b}^{4}}=\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$．
（3）碳酸：H₂CO₃，K_i1=4.3×10^-7，K_i2=5.6×10^-11
草酸：H₂C₂O₄，K_i1=5.9×10^-2，K_i2=6.4×10^-5
0.1mol/L Na₂CO₃溶液的pH大于0.1mol/L Na₂C₂O₄溶液的pH．（选填“大于”“小于”或“等于”）
等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸．若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是ac．（选填编号）
a．[H⁺]＞[HC₂O₄^-]＞[HCO₃^-]＞[CO₃^2-]b．[HCO₃^-]＞[HC₂O₄^-]＞[C₂O₄^2-]＞[CO₃^2-]
c．[H⁺]＞[HC₂O₄^-]＞[C₂O₄^2-]＞[CO₃^2-]d．[H₂CO₃]＞[HCO₃^-]＞[HC₂O₄^-]＞[CO₃^2-]
（4）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H⁺+HCO₃^-?H₂CO₃，当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H⁺浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H⁺浓度变化较小，血液的pH基本不变．

Answer 1

分析 （1）H₂的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡逆反应方向进行，即正反应是放热反应．升高温度正、逆反应速率均增大，平衡逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小；
（2）相同温度时平衡常数不变$\frac{c{d}^{2}}{a{b}^{4}}=\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$；
（3）根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸，
草酸的二级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的电离程度大于碳酸，且碳酸以第一步电离为主，因此溶液中[H⁺]＞[HC₂O₄^-]＞[C₂O₄^2-]＞[HCO₃^-]＞[CO₃²；
（4）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H⁺浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H⁺浓度变化较小，血液的pH基本不变．

解答 解：（1）H₂的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡逆反应方向进行，即正反应是放热反应．升高温度正、逆反应速率均增大，平衡逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小，
故答案为：

v正	v逆	平衡常数K	转化率α
增大	增大	减小	减小

（2）相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为$\frac{c{d}^{2}}{a{b}^{4}}=\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$，故答案为：$\frac{c{d}^{2}}{a{b}^{4}}=\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$；
（3）根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1 mol/L Na₂CO₃溶液的pH大于0.1 mol/L Na₂C₂O₄溶液的pH，
草酸的酸性强于碳酸，则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸，
草酸的二级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的电离程度大于碳酸，且碳酸以第一步电离为主，因此溶液中[H⁺]＞[HC₂O₄^-]＞[C₂O₄^2-]＞[HCO₃^-]＞[CO₃^2-]，则ac正确，bd错误．
故答案为：ac；
（4）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H⁺浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H⁺浓度变化较小，血液的pH基本不变，
故答案为：当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H⁺浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H⁺浓度变化较小，血液的pH基本不变．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡常数、离子浓度大小比较以及弱电解质的电离等知识，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，注意把握平衡常数的意义以及离子浓度大小比较方法，难度中等．