Question

KOH是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于K₂CO₃的生產(chǎn)．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了兩套實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
【方案甲】
實(shí)驗(yàn)步驟：量取240mL 2mol/L KOH溶液，向其中通入過量CO₂，充分反應(yīng)后，蒸
發(fā)、結(jié)晶、灼燒制得K₂CO₃固體．
問題討論：（1）配制以上KOH溶液時(shí)，需稱取KOH固體

 

g；
（2）蒸發(fā)結(jié)晶過程中用玻璃棒攪拌的目的是

 

；
（3）用CaCO₃和稀鹽酸制取并將CO₂通入KOH溶液的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．裝置B中盛放的試劑是

 

，作用是

 

．
【方案乙】
實(shí)驗(yàn)步驟：操作①：將240mL KOH溶液等分于兩燒杯中；
操作②：向其中一只燒杯中

 

，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
操作③：將②中所得溶液用小火煮沸1～2min；
操作④：將③中所得溶液和另一燒杯中的溶液混合，使其充分反應(yīng)；
操作⑤：蒸發(fā)、結(jié)晶制得K₂CO₃固體．
問題討論：（4）用小火煮沸溶液1～2min的目的是

 

；
（5）從原子經(jīng)濟(jì)性角度分析，方案

 

更合理，理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：【方案甲】（1）根據(jù)m=nM=cVM來計(jì)算質(zhì)量；
（2）蒸發(fā)結(jié)晶過程中用玻璃棒攪拌可以加快蒸發(fā)速度并防止液體局部過熱，發(fā)生飛濺；
（3）用CaCO₃和稀鹽酸制取的CO₂中含有HCl雜質(zhì)，可以用飽和碳酸氫鈉來除去；
【方案乙】過量二氧化碳可以和氫氧化鉀之間反應(yīng)生成碳酸鉀，碳酸氫鉀可以和氫氧化鉀之間反應(yīng)生成碳酸鉀和水；
問題討論：（4）將水溶液煮沸可以驅(qū)趕溶液中的氣泡，據(jù)此回答；
（5）方案甲：氫氧化鉀可以和過量的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鉀，碳酸氫鉀受熱分解為碳酸鉀；
方案乙：過量二氧化碳可以和氫氧化鉀之間反應(yīng)生成碳酸鉀，碳酸氫鉀可以和氫氧化鉀之間反應(yīng)生成碳酸鉀和水，對(duì)比兩個(gè)方案，得出答案．

解答： 解：【方案甲】（1）配制240mL2mol/LKOH溶液需要250mL的容量瓶，需要固體質(zhì)量m=0.25L×2mol/L×56g/mol=28.0g，故答案為：28.0；
（2）蒸發(fā)結(jié)晶過程中用玻璃棒攪拌可以加快蒸發(fā)速度并防止液體局部過熱，發(fā)生飛濺，故答案為：加快蒸發(fā)速度并防止液體局部過熱，發(fā)生飛濺；
（3）用CaCO₃和稀鹽酸制取的CO₂中含有HCl雜質(zhì)，可以用飽和碳酸氫鈉來除去，故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液；吸收二氧化碳中的HCl氣體；
【方案乙】過量二氧化碳可以和氫氧化鉀之間反應(yīng)生成碳酸鉀，CO₂+KOH=KHCO₃碳酸氫鉀可以和氫氧化鉀之間反應(yīng)生成碳酸鉀和水，KOH+KHCO₃=K₂CO₃+H₂O，
故答案為：通入過量的二氧化碳至不再溶解；CO₂+KOH=KHCO₃；
問題討論：（4）用小火煮沸溶液1～2min的目的是驅(qū)趕溶液中的氣泡，故答案為：趕走溶液中的二氧化碳?xì)怏w；
（5）方案甲：氫氧化鉀可以和過量的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鉀，碳酸氫鉀受熱分解為碳酸鉀；
方案乙：過量二氧化碳可以和氫氧化鉀之間反應(yīng)生成碳酸鉀，碳酸氫鉀可以和氫氧化鉀之間反應(yīng)生成碳酸鉀和水，對(duì)比兩個(gè)方案發(fā)現(xiàn)：得到等量K₂CO₃固體時(shí)，方案甲比方案乙CO₂的消耗量高，即方案乙中的原子利用率高，
故答案為：乙；方案乙中的原子利用率高（或得到等量K₂CO₃固體時(shí)，方案甲比方案乙CO₂的消耗量高）．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道物質(zhì)的制備的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，綜合性強(qiáng)，難度大．