（10分）研究碳及其化合物的利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義。某學(xué)習(xí)小組查閱資料并進行相關(guān)探究，請幫忙完成以下探究。

（1）pC類似于pH，是指極稀溶液中的溶質(zhì)濃度的常用對數(shù)的負值。如某溶液中某溶質(zhì)的濃度為1×10－3 mol/L，則該溶液中該溶質(zhì)的pC＝－lg(1×10－3)＝3。如圖為25℃時H2CO3溶液的pC－pH圖。請回答下列問題：（若離子濃度小于10-5mol/L，可認為該離子不存在）

①在同一溶液中，H2CO3、HCO3－、CO32－________(填“能”或“不能”)大量共存。

②H2CO3一級電離平衡常數(shù)的數(shù)值Ka1        。

③人體血液里主要通過碳酸氫鹽緩沖體系(H2CO3/HCO3－)可以抵消少量酸或堿，維持pH7.4。當過量的酸進入血液中時，血液緩沖體系中的c(H+)/c(H2CO3)最終將        。

A．變大             B．變小             C．基本不變         D．無法判斷

（2）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純MgO。由MgO可制成“鎂—次氯酸鹽”燃料電池，其裝置示意圖如圖，

該電池反應(yīng)的離子方程式為                                。

（3）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為： CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g)  △H ；

①取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1∶3)，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖

所示，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)熱ΔH        0(填“>” “<”或“＝”)。

②一定溫度下，在容積相同且固定的兩個密閉容器中，按如下方式投入反應(yīng)物，一段時間后達到平衡。

容 器

甲

乙

反應(yīng)物

投入量

1molCO2

3molH2

a molCO2、b molH2、

c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

若甲中平衡后氣體的壓強為開始時的0.8倍，要使平衡后乙與甲中各物質(zhì)濃度相同，且起始時維持反應(yīng)逆向進行，則c的取值范圍為               。

 

【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】

試題分析：（1）①：H2CO3會發(fā)生電離出H+， HCO3－會發(fā)生電離出H+和發(fā)生水解結(jié)合H+， CO32－會發(fā)生水解與H+結(jié)合，故H2CO3、HCO3－、CO32－不能大量共存。②分析圖中可以看到當PH=6時H2CO3發(fā)生一極電離，因此Ka110-6。③過量的酸含有大量的H+，因此c(H+)/c(H2CO3)最終將變大。

（2）由圖中分析得出，Mg是負極，失去電子，生成Mg(OH)2，ClO-會得到電子生成Cl-，因此電池反應(yīng)的離子方程式為：Mg + ClO- + H2O = Cl- + Mg(OH)2。

（3）①由圖可知最高點反應(yīng)到達平衡，達平衡后，溫度越高，φ（CH3OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進行，升高溫度平衡吸熱方向進行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H3＜0。

故答案為：＜。

②根據(jù)分析化學(xué)方程式，反應(yīng)前后的化學(xué)總物質(zhì)的量之比是2:1，又因為甲中平衡后氣體的壓強為開始時的0.8倍，因此c的最小量為0.8/[（1mol+3mol）/2]=0.4mol,最大值為1mol，故c的取值范圍為：0.4＜c≤1。

考點："三廢"處理與環(huán)境保護 熱化學(xué)方程式 原電池和電解池的工作原理 化學(xué)平衡的影響因素 化學(xué)平衡的計算 弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡 難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì) 酸堿混合時的定性判斷及有關(guān)ph的計算

點評：（1）本題考查弱電解質(zhì)在水溶液中的電離及圖象，學(xué)生能正確了利用圖象來分析是解答本題的關(guān)鍵，并注意利用習(xí)題中的信息來解答，難度不大．（2）本題從多個角度對化石燃料進行了全面的考查，難度中等，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的能力．

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2013?泰安一模）研究碳及其化合物的性質(zhì)對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要意義．
（1）將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應(yīng) CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下兩組數(shù)據(jù)：
實驗組 溫度℃ 起始量/mol 平衡量/mol 達到平衡所需時間/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
①實驗1中以CO2表示的反應(yīng)速率為
0.13mol/（L?min）
0.13mol/（L?min）
（保留2位小數(shù)）；
②該反應(yīng)為
放熱
放熱
（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)；
③實驗2的平衡常數(shù)為
0.17
0.17
．
（2）已知在常溫常壓下：
2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6kJ?mol-1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ?mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成CO和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
．
（3）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，實驗室用如圖裝置模擬該過程，其原理是：通電后，Co2+被氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化劑把甲醇氧化成CO2而除去（Co3+的還原產(chǎn)物是CO2+）．
①寫出陽極電極反應(yīng)式
Co2+-e-=Co3+
Co2+-e-=Co3+
；
②寫出除去甲醇的離子方程式
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

研究碳及其化合物的綜合利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義．
精英家教網(wǎng)
（1）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純MgO．
①750℃時，測得氣體中含等物質(zhì)的量SO2和SO3，此時反應(yīng)的化學(xué)方程式是
 
；
②由MgO可制成“鎂--次氯酸鹽”電池，其裝置示意圖如圖1，該電池正極的電極反應(yīng)式為
 
；
（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH+H2O （g）△H=QkJ?mol-1
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=
 
．
②取五份等體積CO2和H2的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時間后測得甲醇的體積分數(shù)φ（CH3OH）與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖2所示，則上述反應(yīng)的Q
 
0（填“＞”“＜”或“=”）；
③在其中兩個容器中，測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間變化如圖3所示，曲線I、II對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ
 
KⅡ（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）用H2或CO催化還原NO可以達到消除污染的目的．
已知：2NO（g）═N2（g）+O2（g）△H=-180.5kJ?mol-1
2H2O（1）═2H2（g）+O2（g）△H=+571.6kJ?mol-1
則2H2（g）與NO（g）反應(yīng)生成N2（g）和H2O（1）的熱化學(xué)方程式是
 
．

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科目：高中化學(xué) 來源：2013屆福建省南安一中高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷（帶解析） 題型：實驗題

（10分）研究碳及其化合物的利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義。某學(xué)習(xí)小組查閱資料并進行相關(guān)探究，請幫忙完成以下探究。
（1）pC類似于pH，是指極稀溶液中的溶質(zhì)濃度的常用對數(shù)的負值。如某溶液中某溶質(zhì)的濃度為1×10－3 mol/L，則該溶液中該溶質(zhì)的pC＝－lg(1×10－3)＝3。如圖為25℃時H2CO3溶液的pC－pH圖。請回答下列問題：（若離子濃度小于10-5mol/L，可認為該離子不存在）

①在同一溶液中，H2CO3、HCO3－、CO32－________(填“能”或“不能”)大量共存。
②H2CO3一級電離平衡常數(shù)的數(shù)值Ka1        。
③人體血液里主要通過碳酸氫鹽緩沖體系(H2CO3/HCO3－)可以抵消少量酸或堿，維持pH7.4。當過量的酸進入血液中時，血液緩沖體系中的c(H+)/c(H2CO3)最終將        。

A．變大B．變小C．基本不變D．無法判斷
（2）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純MgO。由MgO可制成“鎂—次氯酸鹽”燃料電池，其裝置示意圖如圖，

該電池反應(yīng)的離子方程式為                                。
（3）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為： CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g)  △H ；
①取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1∶3)，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖
所示，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)熱ΔH        0(填“>” “<”或“＝”)。

②一定溫度下，在容積相同且固定的兩個密閉容器中，按如下方式投入反應(yīng)物，一段時間后達到平衡。
容 器
甲
乙
反應(yīng)物
投入量
1molCO2
3molH2
a molCO2、b molH2、
c molCH3OH(g)、c molH2O(g)
若甲中平衡后氣體的壓強為開始時的0.8倍，要使平衡后乙與甲中各物質(zhì)濃度相同，且起始時維持反應(yīng)逆向進行，則c的取值范圍為               。

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科目：高中化學(xué) 來源：2012-2013學(xué)年山東省泰安市高三3月第一輪復(fù)習(xí)質(zhì)量檢測化學(xué)試卷（解析版） 題型：計算題

研究碳及其化合物的性質(zhì)對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要意義。

 (1)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通人體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應(yīng) CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實驗組

溫度℃

起始量/mol

平衡量/mol

達到平衡所需時間/min

CO

H2O

H2

CO

1

650

4

2

1.6

2.4

6

2

900

2

1

0.4

1.6

3

①實驗1中以CO2表示的反應(yīng)速率為_____________(保留2位小數(shù))；

②該反應(yīng)為___________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)；

③實驗2的平衡常數(shù)為___________________________。

(2)已知在常溫常壓下：

2CH3OH(l)+3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(l)  △H＝－1451.6kJ/mol

2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g)   △H＝－566.0kJ/mol

寫出甲醇不完全燃燒生成CO和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式_______________________________。

(3)甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，實驗室用如圖裝置模擬該過程，其原理是：通電后，Co2+被氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化劑把甲醇氧化成CO2而除去(Co3+的還原產(chǎn)物是CO2+)。

①寫出陽極電極反應(yīng)式_______________________________________________________________ ；

②寫出除去甲醇的離子方程式__________________________________________________________。

 

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