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，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)家加強了對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，這一做法對保護環(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

 

．
③某同學(xué)在數(shù)字化實驗室中用傳感器對碳酸鉀和碳酸氫鉀的混合物樣品進行成分測定，他分別稱取三份不同質(zhì)量的混合物樣品，配成溶液，然后逐滴加人相同濃度的稀硫酸，測得如下數(shù)據(jù)：

實驗編號	1	2	3
混合物的質(zhì)量g	3.38	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：碳族元素簡介

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含有雜質(zhì)KOH，若通入的二氧化碳過多，生成的K₂CO₃又會和二氧化碳反應(yīng)生成 KHCO₃，所以制得的碳酸鉀中可能含有KOH或KHCO₃ ；
③從實驗2產(chǎn)生的CO₂比實驗1多可知實驗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；
從實驗3產(chǎn)生的CO₂比實驗2少可知實驗3中硫酸不足，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臭氧層的破壞，保護臭氧層，
故答案為：保護臭氧層；
（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含有雜質(zhì)KOH，若通入的二氧化碳過多，生成的K₂CO₃又會和二氧化碳反應(yīng)生成 KHCO₃ ，
故答案為：KOH或KHCO₃ ；
③根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知：從實驗2產(chǎn)生的CO₂比實驗1多可知實驗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，
從實驗3產(chǎn)生的CO₂比實驗2少可知實驗3中硫酸不足，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．

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