Question

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=CO₃^2-+H₂OCO₃^2-与H⁺反应生成CO₂分两步：
CO₃^2-+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）最近有科学家设计出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的工艺．其流程如图1所示．

①上述流程分解池中发生的主要反应的化学方程式

 

．
②小李同学在实验室用图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,化学方程式的有关计算,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：元素及其化合物

分析：（1）根据氟利昂能产生氯原子，而氯原子是臭氧分解的催化剂；
（2）①根据碳酸氢钾受热分解的化学性质回答；
②当二氧化碳不足时，氢氧化钾剩余，当二氧化碳过量时生成碳酸氢钾；
③比较1、2实验确定1中酸过量，根据质量和物质的量计算碳酸氢钾、碳酸钾的物质的量，从而确定其物质的量之比；
比较2、3实验知，3实验中酸量不足，再利用原子守恒计算硫酸的浓度．

解答： 解：（1）氟利昂在空气中能产生氯原子，而氯原子是臭氧分解的催化剂，CO₂作致冷剂减少氟利昂的使用，可防止臭氧层破坏，
故答案为：保护臭氧层；
（2）①碳酸氢钾受热可分解成碳酸钾、二氧化碳和水，方程式为：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案为：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
②当二氧化碳不足时，氢氧化钾剩余，当二氧化碳过量时碳酸钾和二氧化碳、水反应生成碳酸氢钾，所以他所制得的溶液中可能含有的杂质是碳酸氢钾或氢氧化钾，故答案为：碳酸氢钾或氢氧化钾；
③从实验2产生的CO₂比实验1多可知实验1中酸过量，碳酸钾与碳酸氢钾全部生成硫酸钾．
设3.76g混合物中含K₂CO₃为xmol，含KHCO₃为ymol，

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

解得x=0.02，y=0.01；
所以碳酸钾和碳酸氢钾的物质的量之比=0.02mol：0.01mol=2：1，
从实验3产生的CO₂比实验2少可知实验3中酸不足，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；
根据原子守恒知产物中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；则硫酸物质的量浓度为：

0.0375mol

0.05L

=0.75mol/L，
故答案为：2：1；0.75mol/L．

点评：本题考查制备实验方案的设计、物质的量的有关计算等知识点，注意根据已知信息进行解答结合原子守恒进行解答，题目难度较大．