Question

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(qiáng)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所示：

①上述流程中碳酸鉀溶液所起的作用是________．
②在分解池中發(fā)生的反應(yīng)為________（寫出化學(xué)方程式）．
Ⅱ．碳酸鉀是重要的無機(jī)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________．
②現(xiàn)有100ml氫氧化鉀溶液，請你設(shè)計一方案，使其盡可能完全轉(zhuǎn)化為碳酸鉀溶液（只需列出實驗步驟）________．
③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(jìn)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，測得如下數(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________；所用硫酸的物質(zhì)的量濃度為________mol?L^-1．

Answer 1

吸收或富集二氧化碳    2KHCO₃K₂CO₃+CO₂↑+H₂O    碳酸氫鉀或氫氧化鉀    通入過量的二氧化碳使其充分反應(yīng)，然后蒸發(fā)結(jié)晶得到碳酸氫鉀，再將所得固體加熱分解，將分解后的固體溶于水    2：1    0.75
分析：I①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；
II①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利用碳酸氫鉀的不穩(wěn)定性制取碳酸鉀；
③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：I①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：2KHCO₃K₂CO₃+CO₂↑+H₂O，故答案為：2KHCO₃K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
II①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，所以他所制得的溶液中可能含有的雜質(zhì)是碳酸氫鉀或氫氧化鉀，故答案為：碳酸氫鉀或氫氧化鉀；
②利用碳酸氫鉀的不穩(wěn)定性制取碳酸鉀，方法如下：通入過量的二氧化碳使其充分反應(yīng)，然后蒸發(fā)結(jié)晶得到碳酸氫鉀，再將所得固體加熱分解，將分解后的固體溶于水即得較純凈的碳酸鉀溶液，故答案為：通入過量的二氧化碳使其充分反應(yīng)，然后蒸發(fā)結(jié)晶得到碳酸氫鉀，再將所得固體加熱分解，將分解后的固體溶于水；
③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，
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：=0.045mol，含KHCO₃：=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：=0.0375mol；
則硫酸物質(zhì)的量濃度為：=0.75mol/L，
故答案為：2：1，0.75mol/L．
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(jìn)行解答結(jié)合原子守恒進(jìn)行解答，難度較大．