Question

7．隨著學技術的發展和環保要求的不斷提高，CO₂的捕集利用技術成為研究的重點．完成下列填空：
（1）目前國際空間站處理CO₂的一個重要方法是將CO₂還原，所涉及的反應方程式為：
CO₂（g）+4H₂（g）$\stackrel{Ru}{?}$CH₄（g）+2H₂O（g）
已知H₂的體積分數隨溫度的升高而增加．若溫度從300℃升至400℃，重新達到平衡，判斷下列表格中各物理量的變化．（填“增大”、“減小”或“不變”）

v正	v逆	平衡常數K	轉化率α

（2）相同溫度時，上述反應在不同起始濃度下分別達到平衡，各物質的平衡濃度如表：

	[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與m、n、x、y之間的關系式為$\frac{cp9vv5xb5^{2}}{a^{4}}$=$\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$．
（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 0.1mol/L Na₂CO₃溶液的pH＞0.1mol/L Na₂C₂O₄溶液的pH．（選填“大于”“小于”或“等于”）
等濃度草酸溶液和碳酸溶液中，氫離子濃度較大的是草酸．
若將等濃度的草酸溶液和碳酸溶液等體積混合，溶液中各種離子濃度大小的順序正確的是ac．（選填編號）
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-]．

Answer 1

分析 （1）H₂的體積分數隨溫度的升高而增加，說明該反應的正反應是放熱反應，升高溫度正逆反應速率都增大但平衡逆向移動；
（2）同一可逆反應中，溫度相同化學平衡常數相等；
（3）碳酸的第二步電離平衡常數小于草酸的第二步電離平衡常數，則碳酸根離子水解程度大于草酸根離子水解程度；
碳酸第一步電離平衡常數小于草酸第一步電離平衡常數，說明碳酸酸性小于草酸，則相同濃度的碳酸和草酸，草酸電離程度大于碳酸；
草酸的二級電離常數均大于碳酸的，所以草酸的電離程度大于碳酸，且碳酸以第一步電離為主，因此溶液中[H⁺]＞[HC₂O₄^-]＞[C₂O₄^2-]＞[HCO₃^-]＞[CO₃^2-]．

解答 解：（1）H₂的體積分數隨溫度的升高而增加，這說明升高溫度平衡逆反應方向進行，即正反應是放熱反應；升高溫度正、逆反應速率均增大，平衡逆反應方向進行，平衡常數減小，反應物的轉化率減小，
故答案為：

v正	v逆	平衡常數K	轉化率α
增大	增大	減小	減小

（2）相同溫度時平衡常數不變，則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關系式為$\frac{cp9vv5xb5^{2}}{a^{4}}$=$\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$，故答案為：$\frac{cp9vv5xb5^{2}}{a^{4}}$=$\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$；
（3）根據電離常數可知草酸的酸性強于碳酸，則碳酸鈉的水解程度大于草酸鈉，所以0.1 mol/L Na₂CO₃溶液的pH大于0.1 mol/L Na₂C₂O₄溶液的pH，
草酸的酸性強于碳酸，則等濃度草酸溶液和碳酸溶液中，氫離子濃度較大的是草酸，
草酸的二級電離常數均大于碳酸的，所以草酸的電離程度大于碳酸，且碳酸以第一步電離為主，因此溶液中[H⁺]＞[HC₂O₄^-]＞[C₂O₄^2-]＞[HCO₃^-]＞[CO₃^2-]，則ac正確，bd錯誤．
故答案為：＞；草酸；ac．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學平衡常數、離子濃度大小比較以及弱電解質的電離等知識，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析、計算能力的考查，注意弱電解質電離平衡常數和其相對應離子水解程度關系是解本題關鍵，題目難度不大．