Question

CO₂和CO與我們的社會生活聯(lián)系非常密切，某化學(xué)課題組對此進行了探究．
（1）CO₂可用NaOH溶液吸收得到碳酸鹽．
①已知25℃時，C

O

- 3

解反應(yīng)的平衡常數(shù)（即水解常數(shù)），K_b=

c(H CO - 3 )?c(OH-)

c( CO - 3 )

=2×10^-4mol?L^-1，當(dāng)溶液中c（HC

O

- 3

）：c（C

O

2- 3

）=2：1時溶液的pH=

 

②若將0.1mol?L^-1Na₂CO₃溶液與0.1mol?L^-1NaHCO₃溶液等體積混合，則混合后的溶液中c（C

O

2- 3

）

 

c（HC

O

- 3

）（填“大于”“小于”或“等于”） 0.1mol?L^-1Na₂CO₃溶液 中c（OH^-）-c（H⁺）=

 

[用c（HC

O

- 3

）、c（H₂CO₃）的關(guān)系式表示]．
（2）常溫常壓下，飽和CO₂水溶液的PH=5.6，c（H₃CO₃）=1.5×10^-3mol?L^-1，若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃?HC

O

- 3

+H⁺的平衡常數(shù)K=

 

．（已知：10^-5.6=2.5×10^-6）
（3）常溫下，0.1mol?L^-1NaHCO₃溶液的pH大于8，則溶液中c（H₂CO₃）

 

c（C

O

2- 3

）（填“＞”“=”“＜”）原因是

 

（用離子方程式和必要的文字說明）．
（4）小李同學(xué)擬用沉淀法測定空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)，他查得CaCO₃、BaCO₃的溶度積Ksp分別為4.96×10^-9、2.58×10^-9），小李應(yīng)該選用的試劑是

 

（5）一定條件下，將2molH₂O（g）和2molCO充入容積固定的1L的密閉容器中，加熱至高溫，發(fā)生下列可逆反應(yīng)：2H₂O?2H₂+O₂…①2CO+O₂?2CO₂…②請回答下列問題：
①當(dāng)容器內(nèi)的壓強不在發(fā)生改變時，測知下列提供的各項物理量即可求出該條件下求得該條件下混合氣體平衡組成的是

 

（填序號，K₁指①反應(yīng)的平衡常數(shù)，K₂指的是②反應(yīng)的平衡常數(shù)）
A．K₁、K₂   B．K₁、c（CO₂）   C．K₂、c（CO₂）  D．c（CO₂）、c（CO
②請在如圖中，畫出反應(yīng)過程中的c（O₂）變化曲線．

Answer 1

考點：離子濃度大小的比較,酸堿混合時的定性判斷及有關(guān)ph的計算

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）①常溫下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反應(yīng)生成碳酸氫鈉，再與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳、水，以此分析解答；
②若將0.1mol?L^-1Na₂CO₃溶液與0.1mol?L^-1NaHCO₃溶液等體積混合，碳酸根離子水解程度大于碳酸氫根離子，離子濃度碳酸氫根離子濃度大于碳酸根離子濃度；根據(jù)原子守恒和電荷守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值；
（2）電離平衡常數(shù)指弱電解質(zhì)在一定條件下電離達(dá)到平衡時，溶液中電離所生成的各種離子濃度系數(shù)次冪的乘積，跟溶液中未電離分子的濃度系數(shù)次冪的乘積的比值，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K=

c(H+)c(HCO3-)

c(H2CO3)

；
（3）依據(jù)溶液呈堿性，判斷碳酸氫根離子水解程度大于電離程度分析判斷離子濃度大�。�
（4）根據(jù)CaCO₃、BaCO₃的溶度積大小可知BaCO₃更難溶，因此令CO₂生成BaCO₃反應(yīng)更完全；
（5）①兩個反應(yīng)靠O₂聯(lián)系起來，只要知道O₂和另外任意一種氣體的平衡濃度，均可求出混合氣體的平衡組成；
②依據(jù)化學(xué)平衡計算平衡后得到氧氣物質(zhì)的量，結(jié)合反應(yīng)過程畫出變化曲線．

解答： 解：（1）①水解常數(shù)K_h=

c(HCO3-)c(OH-)

c(CO3-)

=2×10^-4，當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，c（OH^-）=10^-4mol/L，由Kw可知，c（H⁺）=10^-10mol/L，所以pH=10，故答案為：10；
②若將0.1mol?L^-1Na₂CO₃溶液與0.1mol?L^-1NaHCO₃溶液等體積混合，碳酸根離子水解程度大于碳酸氫根離子，離子濃度c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-），根據(jù)原子守恒和電荷守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值，根據(jù)碳原子守恒得，c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）=0.1mol/L，根據(jù)溶液中電荷守恒得：2×c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（OH^-）=c（Na⁺ ）+c（H⁺ ），c（Na⁺ ）=0.2mol/L，所以c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃），
故答案為：小于；c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃）；
（2）飽和CO₂水溶液的pH=5.6，所以c（H⁺）=10^-5.6=2.5×10^-6mol/L，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol?L^-1，
則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)，K=飽和CO₂水溶液的pH=5.6，所以c（H⁺）=10^-5.6=2.5×10^-6mol/L，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol?L^-1，
則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)，K=

c(H+)c(HCO3-)

c(H2CO3)

=

2.5×10-6×2.5×10-6

1.5×10-5

=4.2×10^-7 mol?L^-1，
故答案為：4.2×10^-7 mol?L^-1；
（3）因NaHCO₃溶液顯堿性，HCO₃^-的水解程度大于自身的電離程度，即NaHCO₃溶液中既存在電離平衡為HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，水解平衡為HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于電離程度，
故答案為：＞；因為NaHCO₃溶液中既存在電離平衡：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，又存在水解平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于電離程度；
（4）根據(jù)CaCO₃、BaCO₃的溶度積大小可知BaCO₃更難溶，因此令CO₂生成BaCO₃反應(yīng)更完全，故可選擇Ba（OH）₂（或NaOH溶液和BaCl₂溶液）作為CO₂的沉淀劑，
故答案為：Ba（OH）₂（或NaOH溶液和BaCl₂溶液）；
（5）①由兩個方程式可知，兩個反應(yīng)靠O₂聯(lián)系起來，只要知道O₂和另外任意一種氣體的平衡濃度，均可求出混合氣體的平衡組成，當(dāng)知道H₂O和H₂或CO和CO₂的平衡濃度時，由于兩個方程式無法通過O₂建立反應(yīng)量的關(guān)系，所以無法求其混合氣體的平衡組成，選項中B符合，
故答案為：B；
②圖象分析可知，水反應(yīng)物質(zhì)的量2mol-0.75mol=1.25mol，
            2H₂O=2H₂ +O₂
起始量（mol） 2      0     0
變化量（mol） 1.25  1.25 0.625
反應(yīng)后量（mol）0.75  1.25  0.625
結(jié)合反應(yīng)消耗氧氣得到，
             2CO+O₂ ?2CO₂
起始量（mol） 2    0.625    0
變化量（mol） 0.25  0.125   0.25
平衡量（mol） 1.75   0.5     0.25
最后平衡狀態(tài)壓強為0.5mol，圖象為：，故答案為：．

點評：本題考查化學(xué)平衡的影響因素分析和計算應(yīng)用，弱電解質(zhì)溶液中平衡影響因素分析和PH計算，平衡常數(shù)的計算、鹽類水解、圖象理解應(yīng)用，要能根據(jù)題目所給信息解題，善于發(fā)掘題目信息，題目難度中等．