Question

研究CO₂在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿，是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。

（1）溶于海水的CO₂主要以4種無機碳形式存在，其中HCO₃^-占95%，寫出CO₂溶于水產(chǎn)生HCO₃^-的方程式：        。

（2）在海洋循環(huán)中，通過右圖所示的途徑固碳。

①寫出鈣化作用的離子方程式：                。

②同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O₂只來自于H₂O，用¹⁸O標記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下，將其補充完整：     +        ===(CH₂O)_x+x¹⁸O₂+xH₂O

（3）海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上，其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ)，測量溶解無機  碳，可采用如下方法：

①氣提、吸收CO₂，用N₂從酸化后的還說中吹出CO₂并用堿液吸收（裝置示意圖如下），將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑。

②滴定。將吸收液洗后的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO₃，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解無機碳的濃度=        mol/L。

（4）利用右圖所示裝置從海水中提取CO₂，有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。

①結(jié)合方程式簡述提取CO₂的原理：          。

②用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水，合格后排回大海。處理至合格的方法是        。

Answer 1

【答案】 （1）CO₂+H₂OH₂CO₃，H₂CO₃HCO₃^－+H⁺ 

（2）①Ca²⁺+ 2HCO₃^－=== CaCO₃↓+ CO₂+H₂O 

②xCO₂   2x H₂¹⁸O 

（3）①

 ②xy/z  

（4）①a室：2H₂O-4e^－= O₂↑+4H⁺，H⁺通過陽離子膜進入b室，發(fā)生反應(yīng)：HCO₃^－+H⁺= CO₂↑+H₂O。 ②c室的反應(yīng)：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)節(jié)至接近裝置入口海水的pH 

【解析】 （1）CO₂可與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸可微弱電離生成碳酸氫根和氫離子：CO₂+H₂OH₂CO₃HCO₃^－+H⁺ 

（2）①根據(jù)反應(yīng)物是HCO₃^－，生成物是CaCO₃和CO₂，易知本題的反應(yīng)方程式為：

Ca²⁺+ 2HCO₃^－=== CaCO₃↓+ CO₂+H₂O 。 

②根據(jù)元素守恒法，及示蹤原子的標記可知方程式中的填空為：xCO₂ ， 2x H₂¹⁸O 

（3）①注意酸化的試劑要用硫酸，一定不能用鹽酸，因為HCl會揮發(fā)出來影響后續(xù)的滴定。 

②該滴定過程轉(zhuǎn)化的關(guān)系式為：

CO₂  ~  HCO₃^－~  HCl                                 

1                       1

n(CO₂)           x mol/L×y×10^-3L 

解得：n(CO₂)=xy×10^-3mol 所以：c(CO₂)=xy/z mol/L

（4）①海水pH＞8，顯堿性，需要H⁺中和降低海水的堿性，a室發(fā)生陽極反應(yīng)：2H₂O-4e^－= O₂↑+4H⁺, c(OH^－)下降，H₂OOH^－+H⁺平衡右移，c(H⁺)增大，H⁺從a室進入b室，發(fā)生反應(yīng)：HCO₃^－+H⁺== CO₂+H₂O。

 ②c室的反應(yīng)：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)節(jié)至接近裝置入口海水的pH 。

【考點定位】考查鹽類水解、方程式書寫、化學(xué)實驗、化學(xué)平衡移動、電解、化學(xué)計算等。

【名師點晴】本題以CO₂在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿為素材，考查有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理知識，難度不大，要求學(xué)生掌握弱電解質(zhì)的電離、化學(xué)方程式的書寫以及利用守恒觀點配平方程式，第（3）小問責(zé)考查學(xué)生化學(xué)實驗設(shè)計與計算能力，第（4）問利用電化學(xué)利用理論從海水中提取CO₂，有利于減少環(huán)境溫室氣體含量，體現(xiàn)了化學(xué)與環(huán)境保護、理論與實際相結(jié)合的特點。