Question

KOH是一种重要的化工原料，广泛应用于K₂CO₃的生产．某研究性学习小组设计了两套实验方案进行实验：
【方案甲】
实验步骤：量取240mL 2mol/L KOH溶液，向其中通入过量CO₂，充分反应后，蒸
发、结晶、灼烧制得K₂CO₃固体．
问题讨论：（1）配制以上KOH溶液时，需称取KOH固体

 

g；
（2）蒸发结晶过程中用玻璃棒搅拌的目的是

 

；
（3）用CaCO₃和稀盐酸制取并将CO₂通入KOH溶液的实验装置如图所示．装置B中盛放的试剂是

 

，作用是

 

．
【方案乙】
实验步骤：操作①：将240mL KOH溶液等分于两烧杯中；
操作②：向其中一只烧杯中

 

，反应的化学方程式为

 

．
操作③：将②中所得溶液用小火煮沸1～2min；
操作④：将③中所得溶液和另一烧杯中的溶液混合，使其充分反应；
操作⑤：蒸发、结晶制得K₂CO₃固体．
问题讨论：（4）用小火煮沸溶液1～2min的目的是

 

；
（5）从原子经济性角度分析，方案

 

更合理，理由是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：【方案甲】（1）根据m=nM=cVM来计算质量；
（2）蒸发结晶过程中用玻璃棒搅拌可以加快蒸发速度并防止液体局部过热，发生飞溅；
（3）用CaCO₃和稀盐酸制取的CO₂中含有HCl杂质，可以用饱和碳酸氢钠来除去；
【方案乙】过量二氧化碳可以和氢氧化钾之间反应生成碳酸钾，碳酸氢钾可以和氢氧化钾之间反应生成碳酸钾和水；
问题讨论：（4）将水溶液煮沸可以驱赶溶液中的气泡，据此回答；
（5）方案甲：氢氧化钾可以和过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钾，碳酸氢钾受热分解为碳酸钾；
方案乙：过量二氧化碳可以和氢氧化钾之间反应生成碳酸钾，碳酸氢钾可以和氢氧化钾之间反应生成碳酸钾和水，对比两个方案，得出答案．

解答： 解：【方案甲】（1）配制240mL2mol/LKOH溶液需要250mL的容量瓶，需要固体质量m=0.25L×2mol/L×56g/mol=28.0g，故答案为：28.0；
（2）蒸发结晶过程中用玻璃棒搅拌可以加快蒸发速度并防止液体局部过热，发生飞溅，故答案为：加快蒸发速度并防止液体局部过热，发生飞溅；
（3）用CaCO₃和稀盐酸制取的CO₂中含有HCl杂质，可以用饱和碳酸氢钠来除去，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；吸收二氧化碳中的HCl气体；
【方案乙】过量二氧化碳可以和氢氧化钾之间反应生成碳酸钾，CO₂+KOH=KHCO₃碳酸氢钾可以和氢氧化钾之间反应生成碳酸钾和水，KOH+KHCO₃=K₂CO₃+H₂O，
故答案为：通入过量的二氧化碳至不再溶解；CO₂+KOH=KHCO₃；
问题讨论：（4）用小火煮沸溶液1～2min的目的是驱赶溶液中的气泡，故答案为：赶走溶液中的二氧化碳气体；
（5）方案甲：氢氧化钾可以和过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钾，碳酸氢钾受热分解为碳酸钾；
方案乙：过量二氧化碳可以和氢氧化钾之间反应生成碳酸钾，碳酸氢钾可以和氢氧化钾之间反应生成碳酸钾和水，对比两个方案发现：得到等量K₂CO₃固体时，方案甲比方案乙CO₂的消耗量高，即方案乙中的原子利用率高，
故答案为：乙；方案乙中的原子利用率高（或得到等量K₂CO₃固体时，方案甲比方案乙CO₂的消耗量高）．

点评：本题是一道物质的制备的实验方案设计题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．