Question

通常情况下空气中CO₂的体积分数为0.030%，当空气中CO₂的体积分数超过0.050%时，会引起明显的温室效应．为减小和消除CO₂对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO₂创新利用的研究．
已知：CO₂、碳酸盐、碳酸氢盐的部分性质如下：
CO₂（过量）+OHˉ═HCO₃ˉHCO₃ˉ+OHˉ=CO₃²ˉ+H₂O
CO₃²ˉ与H⁺反应生成CO₂分两步：
CO₃²ˉ+H⁺=HCO₃ˉ               HCO₃ˉ+H⁺=CO₂↑+H₂O
（1）目前，用超临界CO₂（其状态介于气态和液态之间）代替氟利昂作致冷剂已成为一种趋势，这一做法对保护环境的作用是

 

．
（2）最近有科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，在一定条件下与H₂反应，使之变为可再生燃料甲醇．其流程如图1：
①上述流程中碳酸钾溶液所起的作用是

 

．
②小李同学在实验室用如图2所示的装置和药品制取K₂CO₃溶液．他所制得的溶液中可能含有的杂质是

 

．   
③小张同学在数字实验室中用传感器对碳酸钾和碳酸氢钾的混合物样品进行成分测定，他分别称取三份不同质量的混合物样品，配成溶液，然后用相同浓度的硫酸进行滴定，测得如下数据：

实验编号	1	2	3
混合物的质量/g	3.76	4.70	8.46
硫酸溶液的体积/mL	50.00	50.00	50.00
生成二氧化碳的物质的量/mol	0.03	0.0375	0.03

该混合固体中K₂CO₃与KHCO₃的物质的量之比是

 

；所用硫酸的物质的量浓度为：

 

．

Answer 1

考点：常见的生活环境的污染及治理,离子方程式的有关计算,碳族元素简介

专题：计算题,碳族元素

分析：（1）氟利昂大量使用能够破坏大气中的臭氧层；
（2）①碳酸钾溶液所起的作用是富集空气中的二氧化碳，为合成甲醇提供原料；
②二氧化碳与氢氧化钾可能发生的反应：
CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O    CO₂+KOH=KHCO₃
  根据方程式得若

n(CO2)

N(KOH)

＜

1

2

时，二氧化碳不足产物为：K₂CO₃和KOH混合物，引人杂质KOH，
             若

n(CO2)

N(KOH)

=

1

2

时，产物为：K₂CO₃；  
             若

n(CO2)

N(KOH)

≥

1

1

时，二氧化碳过量产物为：KHCO₃； 
             若

1

2

＜

n(CO2)

N(KOH)

＜

1

1

时，产物为：KHCO₃和K₂CO₃混合物；
所以制得的碳酸钾中可能含有KOH或者 KHCO₃ ；
③从实验2产生的CO₂比实验1多可知实验1中硫酸过量，K₂CO₃与 KHCO₃全部生成硫酸钾．
设3.76g混合物中含K₂CO₃为xmol，含KHCO₃为ymol，可知138x+100y=3.76，x+y=0.03，解得x=0.02，y=0.01；
从实验3产生的CO₂比实验2少可知实验3中硫酸不足，实验3最后得到的应为K₂SO₄和KHCO₃混合溶液．利用第一步计算结果，
则8.46g混合物中含K₂CO₃：0.02mol×8.46g/3.76g=0.045mol，
含KHCO₃：0.045mol÷2=0.0225mol．
可知产物中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．则硫酸的物质的量浓度为：0.0375mol÷0.05L=0.75mol/L．

解答： 解：（1）氟利昂做制冷剂能破坏大气中的臭氧层，用超临界CO₂（其状态介于气态和液态之间）代替氟利昂作致冷剂可以缓解对臭氧层的破坏，保护臭氧层，故答案为：保护臭氧层；
（2）①上述流程中利用碳酸钾溶液吸收富集二氧化碳气体，为合成甲醇提供原料，故答案为：富集二氧化碳为合成甲醇提供原料；
②根据二氧化碳与氢氧化钾可能发生的反应分析得出若二氧化碳通入量过少会含有杂质KOH，若通入的二氧化碳过多，生成的K₂CO₃又会和二氧化碳反应生成 KHCO₃ ，故答案为：KOH或者 KHCO₃ ；
③根据图中数据可知：从实验2产生的CO₂比实验1多可知实验1中硫酸过量，K₂CO₃与 KHCO₃全部生成硫酸钾．设3.76g混合物中含K₂CO₃为xmol，含KHCO₃为ymol，根据质量守恒得：138x+100y=3.76     x+y=0.03，解得：x=0.02，y=0.01，则

n(K2CO3)

n(KHCO3)

=

2

1

，故答案为：

2

1

；
从实验3产生的CO₂比实验2少可知实验3中硫酸不足，实验3最后得到的应为K₂SO₄和KHCO₃混合溶液．则8.46g混合物中含K₂CO₃：0.02mol×8.46g/3.76g=0.045mol，
含KHCO₃：0.045mol÷2=0.0225mol．
可知产物中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．则硫酸的物质的量浓度为：0.0375mol÷0.05L=0.75mol/L，
故答案为：0.75mol/L．

点评：本题以环境污染和治理为情境考查了二氧化碳和强碱的反应，题目难度比较大，关键难点在于学生对图表数据的分析处理能力较差，应该加强学生的读图识图能力．