Question

通常情況下空氣中CO₂的體積分數(shù)為0.030%，當空氣中CO₂的體積分數(shù)超過0.050%時，會引起明顯的溫室效應．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=CO₃²ˉ+H₂O
CO₃²ˉ與H⁺反應生成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，這一做法對保護環(huán)境的作用是

 

．
（2）最近有科學家提出“綠色自由”構想：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，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小李同學在實驗室用如圖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,離子方程式的有關計算,碳族元素簡介

專題：計算題,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：
CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O    CO₂+KOH=KHCO₃
  根據(jù)方程式得若

n(CO2)

N(KOH)

＜

1

2

時，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，產(chǎn)物為：K₂CO₃；  
             若

n(CO2)

N(KOH)

≥

1

1

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

1

2

＜

n(CO2)

N(KOH)

＜

1

1

時，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從實驗2產(chǎn)生的CO₂比實驗1多可知實驗1中硫酸過量，K₂CO₃與 KHCO₃全部生成硫酸鉀．
設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；
從實驗3產(chǎn)生的CO₂比實驗2少可知實驗3中硫酸不足，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臭氧層的破壞，保護臭氧層，故答案為：保護臭氧層；
（2）①上述流程中利用碳酸鉀溶液吸收富集二氧化碳氣體，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)生的反應分析得出若二氧化碳通入量過少會含有雜質(zhì)KOH，若通入的二氧化碳過多，生成的K₂CO₃又會和二氧化碳反應生成 KHCO₃ ，故答案為：KOH或者 KHCO₃ ；
③根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知：從實驗2產(chǎn)生的CO₂比實驗1多可知實驗1中硫酸過量，K₂CO₃與 KHCO₃全部生成硫酸鉀．設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

；
從實驗3產(chǎn)生的CO₂比實驗2少可知實驗3中硫酸不足，實驗3最后得到的應為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．

點評：本題以環(huán)境污染和治理為情境考查了二氧化碳和強堿的反應，題目難度比較大，關鍵難點在于學生對圖表數(shù)據(jù)的分析處理能力較差，應該加強學生的讀圖識圖能力．