Question

2011年12月13日，加拿大正式宣布将退出《京都议定书》，这使CO₂的排放问题再次成为了热点．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．
I．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所示：

①上述流程中碳酸钾溶液所起的作用是______．
②在分解池中发生的反应为______ K₂CO₃+CO₂↑+H₂O

Answer 1

【答案】分析：I①碳酸钾能和二氧化碳反应生成碳酸氢钠；
②加热条件下，碳酸氢钾能分解；
II①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；
②利用碳酸氢钾的不稳定性制取碳酸钾；
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：I①碳酸钾能和二氧化碳反应生成碳酸氢钠，所以碳酸钾的作用是吸收或富集二氧化碳，故答案为：吸收或富集二氧化碳；
②加热条件下，碳酸氢钾能分解生成碳酸钾、二氧化碳和水，反应方程式为：2KHCO₃K₂CO₃+CO₂↑+H₂O，故答案为：2KHCO₃K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
II①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；
②利用碳酸氢钾的不稳定性制取碳酸钾，方法如下：通入过量的二氧化碳使其充分反应，然后蒸发结晶得到碳酸氢钾，再将所得固体加热分解，将分解后的固体溶于水即得较纯净的碳酸钾溶液，故答案为：通入过量的二氧化碳使其充分反应，然后蒸发结晶得到碳酸氢钾，再将所得固体加热分解，将分解后的固体溶于水；
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，
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：=0.045mol，含KHCO₃：=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：=0.0375mol；
则硫酸物质的量浓度为：=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，难度较大．