Question

9．研究碳及其化合物的利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義．某學(xué)習(xí)小組查閱資料并進行相關(guān)探究，請幫忙完成以下探究．
I、碳單質(zhì)能夠參與反應(yīng)制備重要材料半導(dǎo)體，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑
II、碳氫化合物是重要的能源物質(zhì)．丙烷脫氫可得丙烯．
（1）已知：C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）
△H₁=156.6kJ•mol^-1
CH₃CH═CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g ）△H₂=32.4kJ•mol^-1
則相同條件下，由氣態(tài)C₃H₈生成丙烯和氫氣的熱化學(xué)方程式為：C₃H₈（g）=CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2 kJ•mol^-1
（2）以甲烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O₂，負極通入甲烷，電解質(zhì)是氫氧化鉀溶液．電池負極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
Ⅲ、pC類似于pH，是指極稀溶液中的溶質(zhì)濃度的常用對數(shù)的負值．如某溶液中某溶質(zhì)的濃度為1×10^-3 mol/L，則該溶液中該溶質(zhì)的pC=-lg（1×10^-3）=3．如圖為25℃時H₂CO₃溶液的pC-pH圖．請回答下列問題：（若離子濃度小于10^-5mol/L，可認為該離子不存在）
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能（填“能”或“不能”）大量共存．
②H₂CO₃一級電離平衡常數(shù)的數(shù)值K_a1≈10^-6．
③人體血液里主要通過碳酸氫鹽緩沖體系（H₂CO₃/HCO₃^-）可以抵消少量酸或堿，維持pH≈7.4．當(dāng)過量的酸進入血液中時，血液緩沖體系中的$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$最終將A．
A．變大    B．變小   C．基本不變   D．無法判斷．

Answer 1

分析 Ⅰ．碳和二氧化硅高溫反應(yīng)生成硅和一氧化碳；
Ⅱ．（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式結(jié)合蓋斯定律計算得到；
（2）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
Ⅲ．①根據(jù)離子存在溶液的酸堿性判斷；
②由圖象可知當(dāng)pH=6時，pC（H₂CO₃）=pC（HCO₃^-），結(jié)合K_a1（H₂CO₃）=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$計算；
③氫離子濃度增大，導(dǎo)致平衡向左移動；

解答 解：Ⅰ．碳單質(zhì)能夠參與反應(yīng)制備重要材料半導(dǎo)體誒硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，故答案為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；
Ⅱ．（1）①C₃H₈（g）=CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=+156.6kJ•mol^-1
②CH₃CH=CH₂（g）=CH₄（g）+HC≡CH（g ）△H₂=+32.4kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①-②得到熱化學(xué)方程式為：C₃H₈（g）=CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2 kJ•mol^-1 ；
故答案為：C₃H₈（g）=CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=+124.2 kJ•mol^-1 ；
（2）甲烷燃料電池中，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
Ⅲ．①碳酸存在的溶液中酸性較強、碳酸根離子存在的溶液中堿性較強，所以碳酸根離子和碳酸不能大量共存，故答案為：不能；
②由圖象可知當(dāng)pH=6時，pC（H₂CO₃）=pC（HCO₃^-），結(jié)合K_a1（H₂CO₃）=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=$\frac{1{0}^{-6}c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=10^-6，故答案為：10^-6；
③氫離子濃度增大，平衡向左移動放出CO₂，碳酸濃度基本不變，則c（H⁺）/c（H₂CO₃）最終將變大，故選A，故答案為：A；

點評 本題注重考查了熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的運用以及熱量的計算、電極反應(yīng)離的書寫，明確燃料電池的原理、弱電解質(zhì)的電離、圖象中Pc的含義是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．