Question

15．（1）二氧化碳是引起“溫室效應”的主要物質(zhì)，節(jié)能減排，高效利用能源，能夠減少二氧化碳的排放．在一定溫度下的2L固定容積的密閉容器中，通入2molCO₂和3molH₂，發(fā)生的反應為CO₂（g）+3H₂（g）   CH₃OH（g）+H₂O（g），△H=-aKJ•mol^-1（a＞0），測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
①該反應10min內(nèi)用H₂表示的反應速率為0.075mol/（L•min）．
②能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是AB．
A．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間的變化而變化
C．單位時間內(nèi)每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4mol H₂O
D．反應中H₂O與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1，且保持不變
③下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大的是CD（選填編號）．
A．升高溫度B．恒溫恒容下充入He（g）C．將H₂O（g）從體系中分離D．恒溫恒容再充入2molCO₂和3molH₂
④計算該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=0.20．若改變C條件（填選項），可使K=1．
A．增大壓強   B．增大反應物濃度  C．降低溫度  D．升高溫度  E．加入催化劑
（2）如果人體內(nèi)的CO₂不能順利排除體外會造成酸中毒，緩沖溶液可以抵御外來少量酸或堿對溶液pH的影響，人體血液里主要通過碳酸氫鹽緩沖體系 （H₂CO₃/HCO₃^-）維持pH穩(wěn)定．已知正常人體血液在正常體溫時，H₂CO₃的一級電離常數(shù)Ka₁=10^-6.1，c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）≈20：1，lg2=0.3．
①由題給數(shù)據(jù)可算得正常人體血液的pH7.4（保留一位小數(shù)）．
②正常人體血液中H₂CO₃、HCO₃^-、OH^-、H⁺四種微粒濃度由大到小關(guān)系為：c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
③當少量的酸、堿進入血液中時，血液pH變化不大，其原因是當少量酸進入血液中時，HCO₃^-就與H⁺發(fā)生反應來維持血液的pH穩(wěn)定，當少量堿進入血液中時，H₂CO₃就與OH^-發(fā)生反應來維持血液的pH穩(wěn)定．

Answer 1

分析 （1）①據(jù)v（CH₃OH）=$\frac{△c（C{H}_{3}OH）}{△t}$求得甲醇的反應速率，再據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比，求氫氣的反應速率；
②化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷；
③要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，則根據(jù)反應，平衡向正反應方向移動即可；
④根據(jù)圖象數(shù)據(jù)結(jié)合平衡常數(shù)K的計算公式進行計算，根據(jù)K僅與溫度有關(guān)及反應為放熱來判斷改變條件；
（2）①Ka=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$，Ka=10^-6.1mol•L^-1，正常血液中c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）≈20：1；
②正常血液中c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）≈20：1，碳酸氫根離子濃度大于碳酸濃度，溶液呈堿性；
③根據(jù)血液中存在的電離平衡分析，HCO₃^-、CO₃^2-均水解顯堿性．

解答 解：（1）①v（CH₃OH）=$\frac{△c（C{H}_{3}OH）}{△t}$=$\frac{0.25mol/L}{10min}$=0.025mol/（L•min），則v（H₂）=3×0.025mol/（L•min）=0.075mol/（L•min），
故答案為：0.075mol/（L•min）；
②A．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變，則能說明達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量=$\frac{混合氣體的質(zhì)量總和}{混合氣體的物質(zhì)的量總和}$，混合氣體的質(zhì)量始終不變，反應前后氣體物質(zhì)的量不相同，平均相對分子質(zhì)量不變，說明混合氣體的物質(zhì)的量不變，則各組分物質(zhì)的量不變，反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．單位時間內(nèi)每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4molH₂O，不能體現(xiàn)正逆反應，故不能說明達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．H₂O與CH₃OH都是產(chǎn)物，并且按照1：1的比例生成，所以H₂O與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比一直為1：1，不能說明達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：AB；
③要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，則根據(jù)反應，
A．升高溫度，平衡逆向移動，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$減小，故A錯誤；
B．恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$不變，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，故C正確；
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂，等效于開始加入4molCO₂和6molH₂，壓強增大，平衡正向移動，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，故D正確；
故選：CD；
④由圖象數(shù)據(jù)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）得
開始濃度：1      1.5       0          0
轉(zhuǎn)化濃度：0.25      0.75     0.25      0.25
平衡濃度：0.75      0.75     0.25      0.25
所以K=$\frac{0.25×0.25}{0.75×0.7{5}^{3}}$=0.20，則要使K=1，又反應放熱所以降低溫度使平衡向正反應方向移動，
故答案為：0.20；C；
（2）①Ka=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$，Ka=10^-6.1mol•L^-1，正常血液中c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）≈20：1，則c（H⁺）=10^-7.4mol•L^-1，則pH=7.4，
故答案為：7.4；
②正常血液中c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）≈20：1，碳酸氫根離子濃度大于碳酸濃度，溶液呈堿性，溶液中離子濃度大小為c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案為：c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
③血液是緩沖溶液，緩沖溶液可以抵御外來少量酸或堿對溶液pH的影響，當少量酸進入血液中時，HCO₃^-就與H⁺發(fā)生反應來維持血液的pH穩(wěn)定，當少量堿進入血液中時，H₂CO₃就與OH^-發(fā)生反應來維持血液的pH穩(wěn)定；
故答案為：當少量酸進入血液中時，HCO₃^-就與H⁺發(fā)生反應來維持血液的pH穩(wěn)定，當少量堿進入血液中時，H₂CO₃就與OH^-發(fā)生反應來維持血液的pH穩(wěn)定．

點評 本題考查了化學平衡的有關(guān)知識，緩沖溶液及鹽類水解，平衡影響因素，離子濃度大小比較，明確習題中的信息及有關(guān)Ka的計算是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．