空气中CO2浓度的持续走高已经引起人们的高度重视，科学家们指出大气中二氧化碳的持续上升不仅会使全球变暖，还会对全球，改变着海水中溶解的无机碳（CO2、HCO3-、CO32-）的浓度与比例．

Question

空气中CO₂浓度的持续走高已经引起人们的高度重视，科学家们指出大气中二氧化碳的持续上升不仅会使全球变暖，还会对全球，改变着海水中溶解的无机碳（CO₂、HCO₃^-、CO₃^2-）的浓度与比例．中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%．

（1）已知：常温下CO₃^2-反应的平衡常数为2×10^-4，海水的pH值约为8，则海水中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=___．
（2）工业上常用高浓度的K₂CO₃溶液吸收CO₂得溶液X，再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如右图：
在阳极发生的反应包括___和H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑．该交换膜应用在___离子交换膜（填“阴或阳”）；
（3）再生装置中产生的CO₂和H₂在一定条件下反应生成甲醇等产物，工业上利用该反应合成甲醇实现碳循环．
已知：在一定条件下
H₂（g）+ (1)/(2)O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
CH₃OH（g）+ (3)/(2)O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
写出该条件下CO₂与H₂体积之比1：3置于密闭容器中发生以上反应，能说明该反应能达到平衡的是___
A．混合气体的平均相对分子质量不能改变的状态
B．体系中碳元素的百分含量不再变化
C．单位时间内消耗3 molH₂，同时生产2 mol C=O
D．CO₂和H₂的体积比保持不变．

Answer 1

（1）碳酸钾是强碱弱酸盐，能发生两步水解，第一步水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，水解方程式为：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；ccKh=(c(HCO-3)•c(OH-))/(c(CO2-3))，而PH值为8，所以c（OH^-）=10^-6mol/L，所以c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=(2×10-4)/(10-6)=2×10²，故答案为：2×10²；
（2））阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水，电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，HCO₃^-存在电离平衡：HCO₃^-⇌H⁺+CO₃^2-，阴极H⁺放电浓度减小平衡右移，CO₃^2-再生；阴极H⁺放电OH^-浓度增大，OH^-与HCO₃^-反应生成CO₃^2-，CO₃^2-再生，所以碳酸氢根离子可以自由通过，即是阴离子交换膜，
故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；阴；
（3）①H₂（g）+(1)/(2)O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol①
CH₃OH（g）+(3)/(2)O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol②
将方程式3①-②得CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=3×（-242kJ/mol）-（-676kJ/mol）=-50 kJ/mol，
A．混合气体的平均相对分子质量不能改变的状态，说明各物质的量不变，正逆反应速率相等，故正确；
B．质量守恒知，体系中碳元素的百分含量一直不再，故错误；
C．单位时间内消耗3 molH₂，等效于消耗2 mol C=O同时生产2 mol C=O，所以达平衡状态，故正确；
D．CO₂和H₂的体积比保持不变，因为是1；3投料反应，消耗也是1：3，所以整个过程中两者的体积之比不变，故错误；
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol；AC．