Question

13．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高，CO₂的捕集利用技術(shù)成為研究的重點(diǎn)．
（l）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(yīng)方程式為：CO₂（g）+4H₂（g） $\stackrel{RU}{?}$CH₄（g）+2H₂O（g）
已知CO2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加．
若溫度從300℃升至400℃，重新達(dá)到平衡，判斷下列各物理量的變化．（選填“增大”、“減小”或“不變”）
v_正增大，v_逆增大，平衡常數(shù)K減小，轉(zhuǎn)化率α減�。�
（2）相同溫度時，上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達(dá)到平衡，各物質(zhì)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(guān)系式為$\frac{ctnv3lvd^{2}}{a^{4}}$=$\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$．
（3）人體血液中的碳酸和碳酸氫鹽存在平衡：H⁺+HCO₃^-?H₂CO₃，當(dāng)有少量酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)入血液中時，血液的pH變化不大，用平衡移動原理解釋上述現(xiàn)象．當(dāng)少量酸性物質(zhì)進(jìn)入血液中，平衡向右移動，使H⁺濃度變化較小，血液中的pH基本不變；當(dāng)少量堿性物質(zhì)進(jìn)入血液中，平衡向左移動，使H⁺濃度變化較小，血液的pH基本不變
（4）CO₂和KO₂有下列反應(yīng)：4KO₂+2CO₂→2K₂CO₃+3O₂   4KO₂+4CO₂+2H₂O→4KHCO₃+3O₂
若9molCO₂在密封艙內(nèi)和KO₂反應(yīng)后生成9molO₂，則反應(yīng)前密封艙內(nèi)H₂0的量應(yīng)該是3mol．

Answer 1

分析 （1）H₂的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加，這說明升高溫度平衡逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)．升高溫度正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減�。�
（2）相同溫度時平衡常數(shù)不變，即K=$\frac{cpf3frlz^{2}}{a^{4}}$=$\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$；
（3）根據(jù)平衡可知當(dāng)少量酸性物質(zhì)進(jìn)入血液中，平衡向右移動，使H⁺濃度變化較小，血液中的pH基本不變；當(dāng)少量堿性物質(zhì)進(jìn)入血液中，平衡向左移動，使H⁺濃度變化較小，血液的pH基本不變；
（4）9 mol CO₂在密封艙內(nèi)和KO₂反應(yīng)后生成9 mol O₂，即n（CO₂）：n（O₂）=1：1，當(dāng)把兩個方程式相加得到8KO₂+6CO₂+2H₂O→2K₂CO₃+4KHCO₃+6O₂，根據(jù)方程式計算消耗水的量．

解答 解：（1）H₂的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加，這說明升高溫度平衡逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)．升高溫度正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小，
故答案為：增大；增大；減��；減��；
（2）相同溫度時平衡常數(shù)不變，則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為：K=$\frac{c55vdv3j^{2}}{a^{4}}$=$\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$，
故答案為：$\frac{c1jbdbxd^{2}}{a^{4}}$=$\frac{x{y}^{2}}{m{n}^{4}}$；
（3）根據(jù)平衡可知當(dāng)少量酸性物質(zhì)進(jìn)入血液中，平衡向右移動，使H⁺濃度變化較小，血液中的pH基本不變；當(dāng)少量堿性物質(zhì)進(jìn)入血液中，平衡向左移動，使H⁺濃度變化較小，血液的pH基本不變，
故答案為：當(dāng)少量酸性物質(zhì)進(jìn)入血液中，平衡向右移動，使H⁺濃度變化較小，血液中的pH基本不變；當(dāng)少量堿性物質(zhì)進(jìn)入血液中，平衡向左移動，使H⁺濃度變化較小，血液的pH基本不變；
（4）可用兩種方法解答：
方法一：依題意，9 mol CO₂在密封艙內(nèi)和KO₂反應(yīng)后生成9 mol O₂，即n（CO₂）：n（O₂）=1：1，通過觀察題給兩個方程式可知，當(dāng)把兩個方程式相加時正好符合題目要求：8KO₂+6CO₂+2H₂O→2K₂CO₃+4KHCO₃+6O₂
所以有n（H₂O）=$\frac{1}{3}$n（CO₂）=$\frac{1}{3}$×9mol=3mol，即反應(yīng)前密封艙內(nèi)H₂O的物質(zhì)的量為3mol，
方法二：設(shè)反應(yīng)前密封艙內(nèi)H₂O的物質(zhì)的量為n
        4KO₂+4CO₂+2H₂O→4KHCO₃+3O₂
                   2n        n                     1.5n
         4KO₂+2CO₂→2K₂CO₃+3O₂
                   9-2n                1.5（9-2n）
根據(jù)題意生成氧氣9mol，所以有1.5n+1.5（9-2n）=9mol，解得n=3mol，即反應(yīng)前密封艙內(nèi)H₂O的物質(zhì)的量為3mol，
故答案為：3mol．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡常數(shù)、離子濃度大小比較以及弱電解質(zhì)的電離等知識，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，注意把握平衡常數(shù)的意義，題目難度中等．