Question

【題目】為實(shí)現(xiàn)CO2減排，熱鉀堿法化學(xué)吸收CO2在合成氨、制氫、天然氣等石油化工行業(yè)中應(yīng)用廣泛。該方法的原理是用碳酸鉀溶液吸收CO2生成碳酸氫鉀（稱富液）來脫除CO2。之后高溫加熱富液，使碳酸氫鉀分解釋放CO2生成碳酸鉀，溶液循環(huán)使用。某研究小組用500 mL 1 mol/L K2CO3溶液吸收5．6 L 的CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）形成富液（忽略溶液體積變化）。

（1）碳酸鉀溶液吸收CO2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 。

（2）該富液中的溶質(zhì)是__________（填化學(xué)式）。

（3）該富液中，下列說法正確的是________。

a．c(K+) + c(H+) = 2c(CO32－) +c(HCO3－) +c(OH－)

b．c(CO32－) + c(HCO3－) + c(H2CO3)＝2mol/L

c．c(K+) > c(HCO3－) > c(CO32－) > c(OH－) > c(H+)

（4）高溫加熱該富液，得到K2CO3溶液。發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。

（5）電解法也可以使K2CO3溶液再生。其原理如下圖所示，富液應(yīng)進(jìn)入 （填“陰極”或“陽極”）室。結(jié)合方程式簡述再生K2CO3的原理是 。

Answer 1

【答案】（1）CO32-+CO2+H2O=2HCO3-

（2）KHCO3、K2CO3（3）ac

（4）2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑

（5）陰極；陰極室水電離產(chǎn)生的氫離子放電生成氫氣，水的電離平衡正向移動，溶液中氫氧根濃度增大，OH－和HCO3—反應(yīng)生成碳酸根和水，K2CO3得到再生。

【解析】

試題分析：（1）碳酸鉀溶液與CO2反應(yīng)生成碳酸氫鉀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是CO32- +CO2+H2O=2HCO3-。

（2）根據(jù)反應(yīng)方程式知500 mL 1 mol/L K2CO3溶液吸收5．6 L 的CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）形成的富液中含0.25molK2CO3、0.5molKHCO3，該富液中的溶質(zhì)是KHCO3、 K2CO3。

（3）該富液中含0.25molK2CO3、0.5molKHCO3，a．根據(jù)電荷守恒知c(K+) + c(H+) = 2c(CO32－) +c(HCO3－) +c(OH－)，正確；b．根據(jù)碳原子守恒知c(CO32－) + c(HCO3－) + c(H2CO3)＝1.5mol/L，錯誤；c．溶液中離子濃度關(guān)系為c(K+) > c(HCO3－) > c(CO32－) > c(OH－) > c(H+)，正確，選ac。

（4）高溫加熱該富液，碳酸氫鉀分解生成碳酸鉀、二氧化碳和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑。

（5）分析圖示知電解法使K2CO3溶液再生，富液應(yīng)進(jìn)入陰極室，陰極室水電離產(chǎn)生的氫離子放電生成氫氣，水的電離平衡正向移動，溶液中氫氧根濃度增大，OH－和HCO3—反應(yīng)生成碳酸根和水，K2CO3得到再生。