[化学—选修化学与技术](15分)
通常情况下,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,各国都在限制CO2的排量,同时也加强对CO2创新利用的研究。
(1)目前,推广用超临界CO2(介于气态和液态之问)代替氟利昂作致冷剂,这一做法对环境的积极意义是___________________。
(2)科学家为提取空气中的CO2,把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应使之变为可再生燃料甲醇。流程如下:
①分解池中反应的化学方程式为:_____________________________。
②合成塔中,若有4.4g CO2与足量H2恰好反应生成气态产物,放出4.947kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:________________________。
(3)某同学拟用沉淀法测定空气中CO2的体积分数,他查得CaCO3、BaCO3的溶度积K(sp)分别为4.96×10-9、2.58×10-9。他最好将空气通入足量的__________溶液,实验时除测定温度、压强和空气的体积外,还需要测定_____________。
(1)保护臭氧层(3分)
(2)①2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O(3分)
②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g);△H=-49.47kJ/mol(3分)
(3)Ba(OH)2(或NaOH和BaCl2混合溶液)(3分) 生成沉淀的质量(3分)
分析:(1)根据氟利昂能产生氯原子,而氯原子是臭氧分解的催化剂;
(2)①根据碳酸氢钾受热分解的化学性质回答;
②合成塔中发生反应为二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水,根据4.4 kg CO2与足量H2恰好完全反应,可放出4 947 kJ的热量,则1 mol CO2与氢气合成甲醇放出热量49.47 kJ的热量.书写热化学反应方程式时还应注意物质状态、反应热的正负号以及单位;
(3)根据CaCO3、BaCO3的溶度积大小可知BaCO3更难溶,因此令CO2生成BaCO3反应更完全.
解答:解:(1)氟利昂在空气中能产生氯原子,而氯原子是臭氧分解的催化剂,CO2作致冷剂可防止臭氧层破坏,故答案为:保护臭氧层;
(2)①碳酸氢钾受热可分解成碳酸钾、二氧化碳和水,方程式为:2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑,故答案为:2KHCO3
K2CO3+H2O+CO2↑;
②根据4.4 kg CO2与足量H2恰好完全反应,可放出4 947 kJ的热量,则1 mol CO2与氢气合成甲醇放出热量49.47 kJ的热量,所以热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47kJ/mol,故答案为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47kJ/mol;
(3)根据CaCO3、BaCO3的溶度积大小可知BaCO3更难溶,因此令CO2生成BaCO3反应更完全,故可选择Ba(OH)2(或NaOH溶液和BaCl2溶液)作为CO2的沉淀剂,测定的数据除空气的体积外,还需要测定实验时的温度、压强、沉淀的质量,故答案为:Ba(OH)2(或NaOH溶液和BaCl2溶液);实验时的温度、压强、沉淀的质量.
点评:本题以对CO2创新利用的研究为载体,考查热化学方程式、沉淀剂选择等知识,难度中等,旨在考查学生对知识的掌握及迁移运用能力.