Question

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_________。

（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

0.1 mol/L Na₂CO₃溶液的pH____________0.1 mol/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___________。

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_____。（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。

____________________________________________________________________________________

Answer

（1）

v正

v逆

平衡常数K

转化率α

增大

增大

减小

减小

（2）

（3）大于；草酸；ac

（4）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。（合理即给分）

【解析】

试题分析：（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向逆反应方向进行，即正反应是放热反应。升高温度正逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向进行，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，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。

（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。a．草酸的两级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的两级的电离程度均大于碳酸的，因此溶液中[H+]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[HCO3-]＞[CO32-]，a正确；b．根据a中分析可知b错误；c．根据a中分析可知c正确；d．根据a中分析可知d错误，答案选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。

【考点定位】考查外界条件对平衡状态的影响、电离常数应用等。

【名师点睛】

高中化学中，我们除了学习了化学反应平衡以外，还学习了水溶液中的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。溶液中的这三大平衡，和普通的化学反应平衡一样，都适用勒夏特列原理，所有关于平衡的原理、规律、计算都是相通的，在学习过程中，不可将他们割裂开来。勒夏特列原理（又称平衡移动原理）的内容是：改变影响平衡的一个因素，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。关键词“减弱”有两层含义，（1）平衡移动方向：与改变条件相反的方向；（2）平衡移动程度：不能抵消这种改变。它定性揭示了化学平衡与外界条件的关系，在帮助中学生判断平衡移动方向，分析平衡移动后浓度、体积百分含量、转化率变化等方面非常方便实用。而且勒夏特列原理有广泛适用性，可用于研究所有的化学动态平衡，如沉淀溶解平衡、电离平衡、盐类水解平衡等，所以它是一个很重要的基本规律。另外注意平衡常数只是温度的函数，温度不变，K值不变。