Question

19．2011年12月13日，加拿大正式宣布將退出《京都議定書》，這使CO₂的排放問題再次成為了熱點．當(dāng)空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)超過0.050%時，會引起明顯的溫室效應(yīng)．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(xué)家加強了對CO₂創(chuàng)新利用的研究．
I．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吸收或富集二氧化碳．
②在分解池中發(fā)生的反應(yīng)為2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O（寫出化學(xué)方程式）．
Ⅱ．碳酸鉀是重要的無機化工、醫(yī)藥、輕工原料之一，主要用于醫(yī)藥、玻璃、染料等工業(yè)，可用作氣體吸附劑，干粉滅火劑，橡膠防老劑等．
已知：CO₂、碳酸鹽、碳酸氫鹽的部分性質(zhì)如下：CO₂（過量）+OH^-═HCO₃^-   HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O
CO₃^2-與H⁺反應(yīng)生成CO₂分兩步：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑
①小王同學(xué)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)是碳酸氫鉀氯化鉀或氫氧化鉀和氯化鉀．
②該同學(xué)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，配成稀溶液，然后分別逐滴加入相同濃度的50ml硫酸，測得如表數(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

試計算：該混合固體中K₂CO₃與KHCO₃的物質(zhì)的量之比是2：1；所用硫酸的物質(zhì)的量濃度為0.75mol•L^-1．

Answer 1

分析 I、①碳酸鉀能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉；
②加熱條件下，碳酸氫鉀能分解；
II、①當(dāng)二氧化碳不足時，氫氧化鉀剩余，當(dāng)二氧化碳過量時生成碳酸氫鉀；
②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：I、①碳酸鉀能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉，所以碳酸鉀的作用是吸收或富集二氧化碳，
故答案為：吸收或富集二氧化碳；
②加熱條件下，碳酸氫鉀能分解生成碳酸鉀、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
II、①當(dāng)二氧化碳不足時，氫氧化鉀剩余，當(dāng)二氧化碳過量時碳酸鉀和二氧化碳、水反應(yīng)生成碳酸氫鉀，鹽酸溶液揮發(fā)出的氯化氫和氫氧化鉀分液上層氯化鉀，所以他所制得的溶液中可能含有的雜質(zhì)是碳酸氫鉀和氯化鉀或氫氧化鉀和氯化鉀，
故答案為：碳酸氫鉀氯化鉀或氫氧化鉀和氯化鉀；
②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(yīng)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：$\frac{0.02mol×8.46g}{3.76g}$=0.045mol，含KHCO₃：$\frac{0.045mol}{2}$=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：$\frac{0.1125mol-0.0375mol}{2}$=0.0375mol；
則硫酸物質(zhì)的量濃度為：$\frac{0.0375mol}{0.05L}$=0.75mol/L，
故答案為：2：1，0.75．

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，難度較大．