Question

CO2是生活中常见的化合物之一，随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张及世界气候面临越来越

CO2是生活中常见的化合物之一，随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题，人类对CO2的性质研究和综合利用日益重视．Ⅰ．在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯（DMC）：CO2+2CH3OH→CO（OCH3）2+H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%，这是制约该反应走向工业化的主要原因．某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数（TON）的影响来评价催化剂的催化效果．计算公式为：TON=转化的甲醇的物质的量催化剂的物质的量．（1）根据反应温度对TON的影响图1（相同时间内测定），判断该反应的焓变△H______0（填“＞”、“=”或“＜”），理由是______．（2）根据反应时间对TON的影响图（图2），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10-5 mol，计算该温度下，4～7h内DMC的平均反应速率：______．（3）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（图3），判断下列说法正确的是______．A．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义B．在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TONC．当催化剂用量低于1.2×10-5mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高D．当催化剂用量高于1.2×10-5mol时，随着催化剂用量的增加DMC的产率反而急剧下降Ⅱ．如果人体内的CO2不能顺利排除体外会造成酸中毒，缓冲溶液可以抵御外来少量酸或碱对溶液pH的影响，人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系（H2CO3HCO3?）维持pH稳定．己知正常人体血液在正常体温时，H2CO3的一级电离常数Ka1=10-6.1，c（HCO3-）：c（H2CO3）≈20：1，lg2=0.3．（4）由题给数据可算得正常人体血液的pH______（保留一位小数）．（5）正常人体血液中H2CO3、HCO3-、OH-、H+四种微粒浓度由大到小关系为：______．（6）当少量的酸、碱进入血液中时，血液pH变化不大，其原因是______．

Answer 1

解答：（1）随温度升高，TON先增大后减小，说明低温时反应正向进行，180°C达到最大，说明费用达到平衡状态，继续升温TON减小，说明平衡逆向进行，逆反应是吸热反应，依据平衡移动原理分析正反应是放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；经过相同的反应时间，温度较低时，反应未达到平衡；温度较高时，反应已达到平衡，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热；
（2）图象分析，4～7h内TON为10，依据TON=

转化的甲醇的物质的量

催化剂的物质的量

，计算转化的甲醇的物质的量=10×0.6×10^-5 mol=6×10^-5mol，反应甲醇的反应速率=

6×10?5mol 0.010L

(7?4)h

=2×10^-3mol/L?h，V（DMC）=

1

2

V（CH₃OH）=1×10^-3mol/L?h，
故答案为：1×10^-3 mol?L^-1?h^-1；
（3）在催化剂作用下，可由甲醇和CO₂直接合成碳酸二甲酯（DMC）：CO₂+2CH₃OH→CO（OCH₃）₂+H₂O，
A．依据反应化学方程式可知，甲醇和二氧化碳反应生成DMC和水，由甲醇和CO₂直接合成DMC，可以利用甲醇把影响环境的温室气体CO₂转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义，故A正确；
B．在反应体系中添加合适的脱水剂，减少生成物浓度，平衡正向进行，将提高该反应的TON，故B正确；
C．当催化剂用量低于1.2×10^-5mol时，转化数增大，依据TON=

转化的甲醇的物质的量

催化剂的物质的量

分析，催化剂改变反应速率缩短反应时间，不改变转化率，故C错误；
D．当催化剂用量高于1.2×10^-5mol时，随着催化剂用量的增加，依据TON=

转化的甲醇的物质的量

催化剂的物质的量

分析，转化数减小，DMC的产率不变，故D错误；
故答案为：AB；
（4）Ka=

c(HCO3?)c(H+)

c(H2CO3)

，Ka=10^-6.1mol?L^-1，正常血液中c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）≈20：1，则c（H⁺）=10^-7.4mol?L^-1，则pH=7.4，
故答案为：7.4；                           
（5）正常血液中c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）≈20：1，碳酸氢根离子浓度大于碳酸浓度，溶液呈碱性，溶液中离子浓度大小为：c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案为：c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）血液是缓冲溶液，缓冲溶液可以抵御外来少量酸或碱对溶液pH的影响，当少量酸进入血液中时，HCO₃^-就与H⁺发生反应来维持血液的pH稳定，当少量碱进入血液中时，H₂CO₃就与OH^-发生反应来维持血液的pH稳定；
故答案为：当少量酸进入血液中时，HCO₃^-就与H⁺发生反应来维持血液的pH稳定，当少量碱进入血液中时，H₂CO₃就与OH^-发生反应来维持血液的pH稳定．