题目
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的体积分数随温度的升高而增加．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Ⅰabcd平衡Ⅱmnxya、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为 ．（3）碳酸：H2CO3，Ki1=4.3×10-7，Ki2=5.6×10-11草酸：H2C2O4，Ki1=5.9×10-2，Ki2=6.4×10-50.1mol/L Na2CO3溶液的pH 0.1mol/L Na2C2O4溶液的pH．（选填“大于”“小于”或“等于”）等浓度相等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-]＞[CO32-]b．[HCO3-]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[CO32-]c．[H+]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[CO32-]d．[H2CO3]＞[HCO3-]＞[HC2O4-]＞[CO32-]（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 ．
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的体积分数随温度的升高而增加．
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”）
（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：
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为 ．
（3）碳酸：H2CO3，Ki1=4.3×10-7，Ki2=5.6×10-11
草酸：H2C2O4，Ki1=5.9×10-2，Ki2=6.4×10-5
0.1mol/L Na2CO3溶液的pH 0.1mol/L Na2C2O4溶液的pH．（选填“大于”“小于”或“等于”）
等浓度相等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-]＞[CO32-]b．[HCO3-]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[CO32-]
c．[H+]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[CO32-]d．[H2CO3]＞[HCO3-]＞[HC2O4-]＞[CO32-]
（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 ．
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的体积分数随温度的升高而增加．
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 |
| [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 |
（3）碳酸：H2CO3，Ki1=4.3×10-7，Ki2=5.6×10-11
草酸：H2C2O4，Ki1=5.9×10-2，Ki2=6.4×10-5
0.1mol/L Na2CO3溶液的pH 0.1mol/L Na2C2O4溶液的pH．（选填“大于”“小于”或“等于”）
等浓度相等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-]＞[CO32-]b．[HCO3-]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[CO32-]
c．[H+]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[CO32-]d．[H2CO3]＞[HCO3-]＞[HC2O4-]＞[CO32-]
（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 ．
题目解答
答案
【解答】解：（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，平衡逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小，
故答案为：
；
（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
=
，故答案为：
=
；
（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，
草酸的二级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的电离程度大于碳酸，且碳酸以第一步电离为主，因此溶液中[H+]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[HCO3-]＞[CO32-]，则ac正确，bd错误．
故答案为：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，
故答案为：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．
故答案为：
| v正 | v逆 | 平衡常数K | 转化率α |
| 增大 | 增大 | 减小 | 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
| cd2 |
| ab4 |
| xy2 |
| mn4 |
| cd2 |
| ab4 |
| xy2 |
| mn4 |
（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，
草酸的二级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的电离程度大于碳酸，且碳酸以第一步电离为主，因此溶液中[H+]＞[HC2O4-]＞[C2O42-]＞[HCO3-]＞[CO32-]，则ac正确，bd错误．
故答案为：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，
故答案为：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．
解析
- 化学平衡移动与外界条件的关系：温度变化对反应速率和平衡的影响是关键。正反应为放热反应，升温会使平衡逆向移动，导致平衡常数减小，转化率降低。
- 平衡常数的特性：同一反应在相同温度下，平衡常数恒定，可通过浓度商关系建立等式。
- 弱酸强碱盐的水解与酸性强弱：酸性越弱的酸，其盐的水解程度越大，对应溶液的pH越大。混合酸中，强酸的电离程度主导离子浓度分布。
- 缓冲溶液的平衡调节原理：通过平衡移动抵消外加酸碱的影响，维持pH稳定。
第（1）题
判断反应方向与平衡常数
- 正反应为放热反应（升温时H₂体积分数增加，平衡逆向移动）。
- 升温时，v正、v逆均增大，但平衡常数$K$减小，转化率$\alpha$降低。
第（2）题
平衡常数关系
- 反应的平衡常数$K = \frac{[CH_4][H_2O]^2}{[CO_2][H_2]^4}$，相同温度下$K$不变。
- 平衡Ⅰ和平衡Ⅱ的浓度满足$\frac{cd^2}{ab^4} = \frac{xy^2}{mn^4}$。
第（3）题
比较酸性强弱与pH
- 草酸酸性强于碳酸（$K_{i1}$和$K_{i2}$均更大），故$0.1$ mol/L $Na_2CO_3$的pH大于$Na_2C_2O_4$。
- 等浓度溶液中，草酸的$[H^+]$更大。
混合溶液的离子浓度
- 草酸的电离程度更高，且第一步电离为主，故离子浓度顺序为$[H^+] > [HC_2O_4^-] > [C_2O_4^{2-}] > [HCO_3^-] > [CO_3^{2-}]$，选项a、c正确。
第（4）题
缓冲作用的平衡解释
- 酸性物质加入：平衡右移，消耗$H^+$，减小pH变化。
- 碱性物质加入：平衡左移，生成$H^+$，减小pH变化。