Question

通常情況下空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.030%，當(dāng)空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)超過0.050%時(shí)，會(huì)引  起明顯的溫室效應(yīng)．為減小和消除CO₂對(duì)環(huán)境的影響，一方面世界各國(guó)都在限制其排放量，另一方面科學(xué)家加強(qiáng)了對(duì)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）+OH^-=HCO₃^-   HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O
CO₃^2-+H⁺反應(yīng)生成CO₂分兩步：
第一步：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-    第二步：HCO₃^-+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(shì)，這一做法對(duì)保護(hù)環(huán)境的作用是

 

．
（2）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寫出CO₂與H₂反應(yīng)制得甲醇的化學(xué)方程式：

 

．
②某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)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某同學(xué)在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室中用傳感器對(duì)碳酸鉀和碳酸氫鉀的混合物樣品進(jìn)行成分測(cè)定，他分別稱取三份不同質(zhì)量的混合物樣品，配成溶液，然后逐滴加人相同濃度的稀硫酸，測(cè)得如下數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	1	2	3
混合物的質(zhì)量g	3.38	5.07	6.76
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	0.035	0.03

則該混合固體中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(diǎn)：碳族元素簡(jiǎn)介

專題：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合成塔中CO₂與H₂反應(yīng)生成甲醇和水，以此寫出化學(xué)方程式；
②二氧化碳與氫氧化鉀可能發(fā)生的反應(yīng)：CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O    CO₂+KOH=KHCO₃
若二氧化碳通入量過少會(huì)含有雜質(zhì)KOH，若通入的二氧化碳過多，生成的K₂CO₃又會(huì)和二氧化碳反應(yīng)生成 KHCO₃，所以制得的碳酸鉀中可能含有KOH或KHCO₃ ；
③從實(shí)驗(yàn)2產(chǎn)生的CO₂比實(shí)驗(yàn)1多可知實(shí)驗(yàn)1中硫酸過量，K₂CO₃與 KHCO₃全部生成硫酸鉀．
設(shè)3.38g混合物中含K₂CO₃為xmol，含KHCO₃為ymol，可知138x+100y=3.38，x+y=0.03，解得x=0.01，y=0.02；
從實(shí)驗(yàn)3產(chǎn)生的CO₂比實(shí)驗(yàn)2少可知實(shí)驗(yàn)3中硫酸不足，實(shí)驗(yàn)3最后得到的應(yīng)為K₂SO₄和KHCO₃混合溶液．利用第一步計(jì)算結(jié)果，
則6.76g混合物中含K₂CO₃：0.01mol×

6.76g

3.38g

=0.02mol，
含KHCO₃：0.02mol×2=0.04mol．
可知產(chǎn)物中K⁺：0.02mol×2+0.04mol=0.08mol，
其中KHCO₃：0.02mol+0.04mol-0.03mol=0.03mol，
K₂SO₄：（0.08mol-0.03mol）÷2=0.025mol．則硫酸的物質(zhì)的量濃度為：0.025mol÷0.05L=0.5mol/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(duì)臭氧層的破壞，保護(hù)臭氧層，
故答案為：保護(hù)臭氧層；
（2）①合成塔中CO₂與H₂反應(yīng)生成甲醇和水，化學(xué)方程式為CO₂+3H₂═CH₃OH+H₂O，
故答案為：CO₂+3H₂═CH₃OH+H₂O；
②根據(jù)二氧化碳與氫氧化鉀可能發(fā)生的反應(yīng)分析得出若二氧化碳通入量過少會(huì)含有雜質(zhì)KOH，若通入的二氧化碳過多，生成的K₂CO₃又會(huì)和二氧化碳反應(yīng)生成 KHCO₃ ，
故答案為：KOH或KHCO₃ ；
③根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知：從實(shí)驗(yàn)2產(chǎn)生的CO₂比實(shí)驗(yàn)1多可知實(shí)驗(yàn)1中硫酸過量，K₂CO₃與 KHCO₃全部生成硫酸鉀．設(shè)3.38g混合物中含K₂CO₃為xmol，含KHCO₃為ymol，可知138x+100y=3.38，x+y=0.03，解得x=0.01，y=0.02；則

n(K2CO 3)

n(KHCO3)

=1：2，
從實(shí)驗(yàn)3產(chǎn)生的CO₂比實(shí)驗(yàn)2少可知實(shí)驗(yàn)3中硫酸不足，實(shí)驗(yàn)3最后得到的應(yīng)為K₂SO₄和KHCO₃混合溶液．利用第一步計(jì)算結(jié)果，
則6.76g混合物中含K₂CO₃：0.01mol×

6.76g

3.38g

=0.02mol，
含KHCO₃：0.02mol×2=0.04mol．
可知產(chǎn)物中K⁺：0.02mol×2+0.04mol=0.08mol，
其中KHCO₃：0.02mol+0.04mol-0.03mol=0.03mol，
K₂SO₄：（0.08mol-0.03mol）÷2=0.025mol．則硫酸的物質(zhì)的量濃度為：0.025mol÷0.05L=0.5mol/L．
故答案為：1：2；：0.5mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題以環(huán)境污染和治理為情境考查了二氧化碳和強(qiáng)堿的反應(yīng)，題目難度比較大，關(guān)鍵難點(diǎn)在于學(xué)生對(duì)圖表數(shù)據(jù)的分析處理能力較差，應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)生的讀圖識(shí)圖能力．