Question

9．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．
I、碳单质能够参与反应制备重要材料半导体，其化学反应方程式为：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑
II、碳氢化合物是重要的能源物质．丙烷脱氢可得丙烯．
（1）已知：C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）
△H₁=156.6kJ•mol^-1
CH₃CH═CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g ）△H₂=32.4kJ•mol^-1
则相同条件下，由气态C₃H₈生成丙烯和氢气的热化学方程式为：C₃H₈（g）=CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2 kJ•mol^-1
（2）以甲烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂，负极通入甲烷，电解质是氢氧化钾溶液．电池负极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
Ⅲ、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-不能（填“能”或“不能”）大量共存．
②H₂CO₃一级电离平衡常数的数值K_a1≈10^-6．
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pH≈7.4．当过量的酸进入血液中时，血液缓冲体系中的$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$最终将A．
A．变大    B．变小   C．基本不变   D．无法判断．

Answer 1

分析 Ⅰ．碳和二氧化硅高温反应生成硅和一氧化碳；
Ⅱ．（1）依据热化学方程式结合盖斯定律计算得到；
（2）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；
Ⅲ．①根据离子存在溶液的酸碱性判断；
②由图象可知当pH=6时，pC（H₂CO₃）=pC（HCO₃^-），结合K_a1（H₂CO₃）=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$计算；
③氢离子浓度增大，导致平衡向左移动；

解答 解：Ⅰ．碳单质能够参与反应制备重要材料半导体诶硅，反应的化学方程式为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，故答案为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；
Ⅱ．（1）①C₃H₈（g）=CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=+156.6kJ•mol^-1
②CH₃CH=CH₂（g）=CH₄（g）+HC≡CH（g ）△H₂=+32.4kJ•mol^-1
依据盖斯定律①-②得到热化学方程式为：C₃H₈（g）=CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2 kJ•mol^-1 ；
故答案为：C₃H₈（g）=CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2 kJ•mol^-1 ；
（2）甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
Ⅲ．①碳酸存在的溶液中酸性较强、碳酸根离子存在的溶液中碱性较强，所以碳酸根离子和碳酸不能大量共存，故答案为：不能；
②由图象可知当pH=6时，pC（H₂CO₃）=pC（HCO₃^-），结合K_a1（H₂CO₃）=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=$\frac{1{0}^{-6}c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=10^-6，故答案为：10^-6；
③氢离子浓度增大，平衡向左移动放出CO₂，碳酸浓度基本不变，则c（H⁺）/c（H₂CO₃）最终将变大，故选A，故答案为：A；

点评 本题注重考查了热化学方程式的书写，盖斯定律的运用以及热量的计算、电极反应离的书写，明确燃料电池的原理、弱电解质的电离、图象中Pc的含义是解本题关键，题目难度中等．