Question

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500 mL 1 mol/L K₂CO₃溶液吸收5．6 L 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              。

（2）该富液中的溶质是__________（填化学式）。

（3）该富液中，下列说法正确的是________。

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______________。

（5）电解法也可以使K₂CO₃溶液再生。其原理如下图所示，富液应进入           （填“阴极”或“阳极”）室。结合方程式简述再生K₂CO₃的原理是            。

Answer

（1）CO32-+CO2+H2O=2HCO3-

（2）KHCO3、K2CO3（3）ac

（4）2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑

（5）阴极；阴极室水电离产生的氢离子放电生成氢气，水的电离平衡正向移动，溶液中氢氧根浓度增大，OH－和HCO3—反应生成碳酸根和水，K2CO3得到再生。

【解析】

试题分析：（1）碳酸钾溶液与CO2反应生成碳酸氢钾，发生反应的离子方程式是CO32- +CO2+H2O=2HCO3-。

（2）根据反应方程式知500 mL 1 mol/L K2CO3溶液吸收5．6 L 的CO2（标准状况）形成的富液中含0.25molK2CO3、0.5molKHCO3，该富液中的溶质是KHCO3、 K2CO3。

（3）该富液中含0.25molK2CO3、0.5molKHCO3，a．根据电荷守恒知c(K+) + c(H+) = 2c(CO32－) +c(HCO3－) +c(OH－)，正确；b．根据碳原子守恒知c(CO32－) + c(HCO3－) + c(H2CO3)＝1.5mol/L，错误；c．溶液中离子浓度关系为c(K+) > c(HCO3－) > c(CO32－) > c(OH－) > c(H+)，正确，选ac。

（4）高温加热该富液，碳酸氢钾分解生成碳酸钾、二氧化碳和水，发生反应的化学方程式是2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑。

（5）分析图示知电解法使K2CO3溶液再生，富液应进入阴极室，阴极室水电离产生的氢离子放电生成氢气，水的电离平衡正向移动，溶液中氢氧根浓度增大，OH－和HCO3—反应生成碳酸根和水，K2CO3得到再生。

考点：考查盐类的水解、电解原理的应用、碳及其化合物的性质