(10分)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。
(1)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-、CO32-________(填“能”或“不能”)大量共存。
②H2CO3一级电离平衡常数的数值Ka1 。
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pH7.4。当过量的酸进入血液中时,血液缓冲体系中的c(H+)/c(H2CO3)最终将 。
A.变大
B.变小
C.基本不变
D.无法判断(2)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图,
该电池反应的离子方程式为 。
(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为: CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H ;
①取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图
所示,则上述CO2转化为甲醇反应热ΔH 0(填“>” “<”或“=”)。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。
容 器 | 甲 | 乙 |
反应物 投入量 | 1molCO2 3molH2 | a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g) |
(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)。
题目分析:(1)①:H2CO3会发生电离出H+, HCO3-会发生电离出H+和发生水解结合H+, CO32-会发生水解与H+结合,故H2CO3、HCO3-、CO32-不能大量共存。②分析图中可以看到当PH=6时H2CO3发生一极电离,因此Ka110-6。③过量的酸含有大量的H+,因此c(H+)/c(H2CO3)最终将变大。
(2)由图中分析得出,Mg是负极,失去电子,生成Mg(OH)2,ClO-会得到电子生成Cl-,因此电池反应的离子方程式为:Mg + ClO- + H2O = Cl- + Mg(OH)2。
(3)①由图可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反应进行,升高温度平衡吸热方向进行,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即△H3<0。
故答案为:<。
②根据分析化学方程式,反应前后的化学总物质的量之比是2:1,又因为甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,因此c的最小量为0.8/[(1mol+3mol)/2]=0.4mol,最大值为1mol,故c的取值范围为:0.4<c≤1。
点评:(1)本题考查弱电解质在水溶液中的电离及图象,学生能正确了利用图象来分析是解答本题的关键,并注意利用习题中的信息来解答,难度不大.(2)本题从多个角度对化石燃料进行了全面的考查,难度中等,培养了学生分析问题解决问题的能力.