研究碳及其化合物的相互转化对能源的充分利用、低碳经济有着重要的作用．（1）已知：①CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H1=+206.1kJ•mol-1②2H2（g）+CO（g）⇌CH3OH（l）△H2=-128.3kJ•mol-1③

Question

研究碳及其化合物的相互转化对能源的充分利用、低碳经济有着重要的作用．
（1）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206.1kJ•mol^-1
②2H₂（g）+CO（g）⇌CH₃OH（l）△H₂=-128.3kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）⇌2H₂O （g）△H₃=-483.6kJ•mol^-1
25℃时，在合适的催化剂作用下，采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为___．
（2）利用反应①来制备氢气，为了探究温度、压强对反应①速率、转化率的影响，某同学设计了以下三组对比实验（温度为400℃或500℃，压强为101kPa或404kPa）．

实验序号	温度℃	压强/kPa	CH4初始浓度/mol•L-1	H2O初始浓度/mol•L-1
1	400	p	3.0	7.0
2	t	101	3.0	7.0
3	400	101	3.0	7.0

①实验2和实验3相比，其平衡常数关系是K₂___K₃（填“>”、“<”或“=”）．
②将等物质的量的CH₄和水蒸气充入1L恒容密闭容器中，发生上述反应，在400℃下达到平衡，平衡常数K=27，此时容器中CO物质的量为0.10mol，则CH₄的转化率为___．
（3）科学家提出由CO₂制 取 C的太阳能工艺如图1所示．
2“重整系统”发生的反应中n（FeO）：n（CO₂）=6：1，则Fe _xO_y的化学式为___．
②“热分解系统”中每分解l mol Fe _xO_y，转移电子的物质的量为___．

（4）pC类似pH，是指极稀溶液中的溶质浓度的常用负对数值．若某溶液中溶质的浓度为1×10^-3mol•L^-1，则该溶液中溶质的pC=-lg（1×10^-3）=3．如图2为25℃时H₂CO₃溶液的pC-pH图．请回答下列问题 （若离子浓度小于10^-5mol/L，可认为该离子不存在）：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-___（填“能”或“不能”）大量共存．
②求H₂CO₃一级电离平衡常数的数值K_a1=___．
③人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系 (c(H2CO3))/(c(HCO-3))可以抵消少量酸或碱，维持pH=7.4．当过量的酸进入血液中时，血液缓冲体系中的 (c(H+))/(c(H2CO3))最终将___．
A．变大B．变小C．基本不变D．无法判断．

Answer 1

（1）有热化学方程式：
①CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206.1kJ•mol^-1
②2H₂（g）+CO（g）⇌CH₃OH（l）△H₂=-128.3kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）⇌2H₂O （g）△H₃=-483.6kJ•mol^-1
根据盖斯定律：①+②+(1)/(2)×③得CH₄（g）+(1)/(2)O₂ （g）⇌CH₃OH（l）△H₁=-164.0kJ•mol^-1．
故答案为：CH₄（g）+(1)/(2)O₂ （g）⇌CH₃OH（l）△H₁=-164.0kJ•mol^-1
（2）①反应一是吸热反应，温度升高，化学平衡正向移动，k值变大，实验2的温度高于实验3，所以k₂>k₃
故答案为：>
②设CH₄和H₂O的起始量为x，根据三段式：
             CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）
起始量：x                x               0             0
转化量：0.1            0.1            0.1          0.3
平衡量：x-0.1        x-0.1          0.1          0.3
由平衡常数表达式k=(c(CO)•c3(△H2))/(c(CH4)•c(H2O))=(0.1mol/L•(0.3mol/L)3)/((x-0.1)mol/L•(x-0.1)mol/L)=27，解得x=0.11，则平衡时甲烷的转化率为：(0.1mol)/(0.11mol)×100%=90.9%．
故答案为：(10)/(11)（90.9%、90.91%、(10)/(11)×100%）
（3））①由示意图可知，重整系统中CO₂和FeO反应生成Fe_xO_y和C，发生的反应中n（FeO）：n（CO₂）=6：1，根据Fe原子、O原子守恒可知x：y=6：（6+2）=3：4，故Fe_xO_y的化学式为Fe₃O₄．
故答案为：Fe ₃O₄ 
②热分解系统中是Fe₃O₄分解为FeO与氧气，分解l mol Fe₃O₄转移电子的物质的量为1mol×3×((8)/(3)-2)=2mol．
故答案为：2mol
（4）①碳酸存在的溶液中酸性较强、碳酸根离子存在的溶液中碱性较强，所以碳酸根离子和碳酸不能大量共存．
故答案为：不能；
②由图象可知当pH=6时，pC（H₂CO₃）=pC（HCO₃^-），结合K_a1（H₂CO₃）=(c(H+)•c(HCO3-))/(c(H2CO3))=(10-6•c(HCO3-))/(c(H2CO3))=1×10^-6．
故答案为：1×10^-6 
③氢离子浓度增大，平衡向左移动放出CO₂，碳酸浓度基本不变，则c（H⁺）/c（H₂CO₃）最终将变大．
故答案为：A