Question

通常情況下空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.030%，當(dāng)空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)超過0.050%時(shí)，會(huì)引起明顯的溫室效應(yīng)．為減小和消除CO₂對(duì)環(huán)境的影響，一方面世界各國(guó)都在限制其排放量，另一方面科學(xué)家加強(qiáng)了對(duì)CO₂創(chuàng)新利用的研究．
已知：CO₂、碳酸鹽、碳酸氫鹽的部分性質(zhì)如下：
CO₂（過量）+OHˉ═HCO₃ˉHCO₃ˉ+OHˉ=CO₃²ˉ+H₂O
CO₃²ˉ與H⁺反應(yīng)生成CO₂分兩步：
CO₃²ˉ+H⁺=HCO₃ˉ               HCO₃ˉ+H⁺=CO₂↑+H₂O
（1）目前，用超臨界CO₂（其狀態(tài)介于氣態(tài)和液態(tài)之間）代替氟利昂作致冷劑已成為一種趨勢(shì)，這一做法對(duì)保護(hù)環(huán)境的作用是

 

．
（2）最近有科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO₂從溶液中提取出來，在一定條件下與H₂反應(yīng)，使之變?yōu)榭稍偕�燃料甲醇．其流程如圖1：
①上述流程中碳酸鉀溶液所起的作用是

 

．
②小李同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖2所示的裝置和藥品制取K₂CO₃溶液．他所制得的溶液中可能含有的雜質(zhì)是

 

．   
③小張同學(xué)在數(shù)字實(shí)驗(yàn)室中用傳感器對(duì)碳酸鉀和碳酸氫鉀的混合物樣品進(jìn)行成分測(cè)定，他分別稱取三份不同質(zhì)量的混合物樣品，配成溶液，然后用相同濃度的硫酸進(jìn)行滴定，測(cè)得如下數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	1	2	3
混合物的質(zhì)量/g	3.76	4.70	8.46
硫酸溶液的體積/mL	50.00	50.00	50.00
生成二氧化碳的物質(zhì)的量/mol	0.03	0.0375	0.03

該混合固體中K₂CO₃與KHCO₃的物質(zhì)的量之比是

 

；所用硫酸的物質(zhì)的量濃度為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：常見的生活環(huán)境的污染及治理,離子方程式的有關(guān)計(jì)算,碳族元素簡(jiǎn)介

專題：計(jì)算題,碳族元素

分析：（1）氟利昂大量使用能夠破壞大氣中的臭氧層；
（2）①碳酸鉀溶液所起的作用是富集空氣中的二氧化碳，為合成甲醇提供原料；
②二氧化碳與氫氧化鉀可能發(fā)生的反應(yīng)：
CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O    CO₂+KOH=KHCO₃
  根據(jù)方程式得若

n(CO2)

N(KOH)

＜

1

2

時(shí)，二氧化碳不足產(chǎn)物為：K₂CO₃和KOH混合物，引人雜質(zhì)KOH，
             若

n(CO2)

N(KOH)

=

1

2

時(shí)，產(chǎn)物為：K₂CO₃；  
             若

n(CO2)

N(KOH)

≥

1

1

時(shí)，二氧化碳過量產(chǎn)物為：KHCO₃； 
             若

1

2

＜

n(CO2)

N(KOH)

＜

1

1

時(shí)，產(chǎn)物為：KHCO₃和K₂CO₃混合物；
所以制得的碳酸鉀中可能含有KOH或者 KHCO₃ ；
③從實(shí)驗(yàn)2產(chǎn)生的CO₂比實(shí)驗(yàn)1多可知實(shí)驗(yàn)1中硫酸過量，K₂CO₃與 KHCO₃全部生成硫酸鉀．
設(shè)3.76g混合物中含K₂CO₃為xmol，含KHCO₃為ymol，可知138x+100y=3.76，x+y=0.03，解得x=0.02，y=0.01；
從實(shí)驗(yàn)3產(chǎn)生的CO₂比實(shí)驗(yàn)2少可知實(shí)驗(yàn)3中硫酸不足，實(shí)驗(yàn)3最后得到的應(yīng)為K₂SO₄和KHCO₃混合溶液．利用第一步計(jì)算結(jié)果，
則8.46g混合物中含K₂CO₃：0.02mol×8.46g/3.76g=0.045mol，
含KHCO₃：0.045mol÷2=0.0225mol．
可知產(chǎn)物中K⁺：0.045mol×2+0.0225mol=0.1125mol，
其中KHCO₃：0.045mol+0.0225mol-0.03mol=0.0375mol，
K₂SO₄：（0.1125mol-0.0375mol）÷2=0.0375mol．則硫酸的物質(zhì)的量濃度為：0.0375mol÷0.05L=0.75mol/L．

解答： 解：（1）氟利昂做制冷劑能破壞大氣中的臭氧層，用超臨界CO₂（其狀態(tài)介于氣態(tài)和液態(tài)之間）代替氟利昂作致冷劑可以緩解對(duì)臭氧層的破壞，保護(hù)臭氧層，故答案為：保護(hù)臭氧層；
（2）①上述流程中利用碳酸鉀溶液吸收富集二氧化碳?xì)怏w，為合成甲醇提供原料，故答案為：富集二氧化碳為合成甲醇提供原料；
②根據(jù)二氧化碳與氫氧化鉀可能發(fā)生的反應(yīng)分析得出若二氧化碳通入量過少會(huì)含有雜質(zhì)KOH，若通入的二氧化碳過多，生成的K₂CO₃又會(huì)和二氧化碳反應(yīng)生成 KHCO₃ ，故答案為：KOH或者 KHCO₃ ；
③根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知：從實(shí)驗(yàn)2產(chǎn)生的CO₂比實(shí)驗(yàn)1多可知實(shí)驗(yàn)1中硫酸過量，K₂CO₃與 KHCO₃全部生成硫酸鉀．設(shè)3.76g混合物中含K₂CO₃為xmol，含KHCO₃為ymol，根據(jù)質(zhì)量守恒得：138x+100y=3.76     x+y=0.03，解得：x=0.02，y=0.01，則

n(K2CO3)

n(KHCO3)

=

2

1

，故答案為：

2

1

；
從實(shí)驗(yàn)3產(chǎn)生的CO₂比實(shí)驗(yàn)2少可知實(shí)驗(yàn)3中硫酸不足，實(shí)驗(yàn)3最后得到的應(yīng)為K₂SO₄和KHCO₃混合溶液．則8.46g混合物中含K₂CO₃：0.02mol×8.46g/3.76g=0.045mol，
含KHCO₃：0.045mol÷2=0.0225mol．
可知產(chǎn)物中K⁺：0.045mol×2+0.0225mol=0.1125mol，
其中KHCO₃：0.045mol+0.0225mol-0.03mol=0.0375mol，
K₂SO₄：（0.1125mol-0.0375mol）÷2=0.0375mol．則硫酸的物質(zhì)的量濃度為：0.0375mol÷0.05L=0.75mol/L，
故答案為：0.75mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題以環(huán)境污染和治理為情境考查了二氧化碳和強(qiáng)堿的反應(yīng)，題目難度比較大，關(guān)鍵難點(diǎn)在于學(xué)生對(duì)圖表數(shù)據(jù)的分析處理能力較差，應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)生的讀圖識(shí)圖能力．