为实现CO2减排.热钾碱法化学吸收CO2在合成氨.制氢.天然气等石油化工行业中应用广泛．该方法的原理是用碳酸钾溶液吸收CO2生成碳酸氢钾来脱除CO2．之后高温加热富液.使碳酸氢钾分解释放CO2生成碳酸钾.溶液循环使用．某研究小组用500mL 1mol/L K2CO3溶液吸收5.6L 的CO2形成富液．(1)碳酸钾溶液吸收CO2.发生反应的离子方程� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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为实现CO₂减排，热钾碱法化学吸收CO₂在合成氨、制氢、天然气等石油化工行业中应用广泛．该方法的原理是用碳酸钾溶液吸收CO₂生成碳酸氢钾（称富液）来脱除CO₂．之后高温加热富液，使碳酸氢钾分解释放CO₂生成碳酸钾，溶液循环使用．某研究小组用500mL 1mol/L K₂CO₃溶液吸收5.6L 的CO₂（标准状况）形成富液（忽略溶液体积变化）．
（1）碳酸钾溶液吸收CO₂，发生反应的离子方程式是CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-．
（2）该富液中的溶质是KHCO₃和K₂CO₃（填化学式）．
（3）该富液中，下列说法正确的是ac．
a．c（K⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）
b．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=2mol/L
c．c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（4）高温加热该富液，得到K₂CO₃溶液．发生反应的化学方程式是2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（5）电解法也可以使K₂CO₃溶液再生．其原理如图所示，富液应进入阴极（填“阴极”或“阳极”）室．结合方程式简述再生K₂CO₃的原理是在阴极2H⁺+2e-=H₂↑，电离平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-和H₂O?H⁺+OH^-右移，使CO₃^2-增加，产生的OH^-和HCO₃^-反应生成CO₃^2-，使得K₂CO₃再生．

分析（1）碳酸盐溶液中通入二氧化碳会发生反应得到碳酸氢盐；
（2）500mL 1mol/L K₂CO₃溶液吸收5.6L 的CO₂，标准状况下5.6L二氧化碳的物质的量为：$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，500mL 1mol/L K₂CO₃溶液中含有碳酸钾的物质的量为：1mol/L×0.5L=0.5mol，0.25mol二氧化碳完全反应消耗0.25mol碳酸钾，生成了0.5mol碳酸氢钾KHCO₃，则反应后溶质为KHCO₃、K₂CO₃；
（3）KHCO₃、K₂CO₃的溶液呈碱性，结合电荷守恒、物料守恒判断；
（4）高温加热KHCO₃、K₂CO₃的溶液中的碳酸氢钾会受热分解得到碳酸钾，据此回答；
（5）根据电解原理结合碳酸氢根离子、水的电离平衡的移动原理知识来回答判断．

解答（1）碳酸盐溶液中通入二氧化碳会发生反应得到碳酸氢盐，发生反应的离子方程式为：CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-；故答案为：CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-；
（2）500mL 1mol/L K₂CO₃溶液吸收5.6L 的CO₂，标准状况下5.6L二氧化碳的物质的量为：$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，500mL 1mol/L K₂CO₃溶液中含有碳酸钾的物质的量为：1mol/L×0.5L=0.5mol，0.25mol二氧化碳完全反应消耗0.25mol碳酸钾，生成了0.5mol碳酸氢钾KHCO₃，则反应后溶质为KHCO₃、K₂CO₃，故答案为：KHCO₃和K₂CO₃；
（3）a．溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），根据电荷守恒可知：c（K⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），故a正确；
b．根据物料守恒可得：3c（K⁺）=4c（CO₃^2-）+4c（HCO₃^-）+4c（H₂CO₃），c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.75c（K⁺）=0.75mol/L，故b错误；
c．溶质组成为K₂CO₃ 0.75 mol/L、KHCO₃ 1.5 mol/L，由于水解程度较小，则c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）、c（OH^-）＞c（H⁺），溶液中离子浓度大小为：c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故c正确；
故答案为：ac；
（4）高温加热KHCO₃、K₂CO₃的溶液中的碳酸氢钾会受热分解得到碳酸钾固体，即2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；故答案为：2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（5）电解碳酸钾和碳酸氢钾的混合液，在阴极2H⁺+2e^-=H₂↑，电离平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、H₂O?H⁺+OH^-右移，使CO₃^2-增加，在阴极上产生的OH^-和HCO₃^-反应生成CO₃^2-，使得K₂CO₃在阴极上再生，
故答案为：阴极；在阴极2H⁺+2e-=H₂↑，电离平衡HCO₃^-=H⁺+CO₃^2-和H₂O?H⁺+OH^-右移，使CO₃^2-增加，产生的OH^-和HCO₃^-反应生成CO₃^2-，使得K₂CO₃再生．

点评本题考查了离子浓度大小比较，题目难度中等，涉及电解原理、盐的水解原理、离子浓度大小比较等知识，明确电解原理、电荷守恒、物料守恒为解答根据，试题培养了学生的灵活应用能力．

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