Question

為減小和消除CO₂對環(huán)境的影響，一方面世界各國都在限制其排放量，另一方面科學家加強了對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=CO₃^2-+H₂OCO₃^2-與H⁺反應生成CO₂分兩步：
CO₃^2-+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，這一做法對保護環(huán)境的作用是

 

．
（2）最近有科學家設(shè)計出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，使之變?yōu)榭稍偕�燃料甲醇的工藝．其流程如圖1所示．

①上述流程分解池中發(fā)生的主要反應的化學方程式

 

．
②小李同學在實驗室用圖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小張同學在數(shù)字實驗室中用傳感器對碳酸鉀和碳酸氫鉀的混合物樣品進行成分測定，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行滴定，測得如下數(shù)據(jù)：

實驗編號	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：常見的生活環(huán)境的污染及治理,化學方程式的有關(guān)計算,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)氟利昂能產(chǎn)生氯原子，而氯原子是臭氧分解的催化劑；
（2）①根據(jù)碳酸氫鉀受熱分解的化學性質(zhì)回答；
②當二氧化碳不足時，氫氧化鉀剩余，當二氧化碳過量時生成碳酸氫鉀；
③比較1、2實驗確定1中酸過量，根據(jù)質(zhì)量和物質(zhì)的量計算碳酸氫鉀、碳酸鉀的物質(zhì)的量，從而確定其物質(zhì)的量之比；
比較2、3實驗知，3實驗中酸量不足，再利用原子守恒計算硫酸的濃度．

解答： 解：（1）氟利昂在空氣中能產(chǎn)生氯原子，而氯原子是臭氧分解的催化劑，CO₂作致冷劑減少氟利昂的使用，可防止臭氧層破壞，
故答案為：保護臭氧層；
（2）①碳酸氫鉀受熱可分解成碳酸鉀、二氧化碳和水，方程式為：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
②當二氧化碳不足時，氫氧化鉀剩余，當二氧化碳過量時碳酸鉀和二氧化碳、水反應生成碳酸氫鉀，所以他所制得的溶液中可能含有的雜質(zhì)是碳酸氫鉀或氫氧化鉀，故答案為：碳酸氫鉀或氫氧化鉀；
③從實驗2產(chǎn)生的CO₂比實驗1多可知實驗1中酸過量，碳酸鉀與碳酸氫鉀全部生成硫酸鉀．
設(shè)3.76g混合物中含K₂CO₃為xmol，含KHCO₃為ymol，

138x+100y=3.76 x+y=0.03

解得x=0.02，y=0.01；
所以碳酸鉀和碳酸氫鉀的物質(zhì)的量之比=0.02mol：0.01mol=2：1，
從實驗3產(chǎn)生的CO₂比實驗2少可知實驗3中酸不足，實驗3最后得到的應為K₂SO₄和KHCO₃混合溶液；
利用第一步計算結(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；
根據(jù)原子守恒知產(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；則硫酸物質(zhì)的量濃度為：

0.0375mol

0.05L

=0.75mol/L，
故答案為：2：1；0.75mol/L．

點評：本題考查制備實驗方案的設(shè)計、物質(zhì)的量的有關(guān)計算等知識點，注意根據(jù)已知信息進行解答結(jié)合原子守恒進行解答，題目難度較大．