19.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(wú)機(jī)碳形式存在,其中HCO3-占95%,寫出CO2溶于水產(chǎn)生HCO3-的方程式:CO2+H2O?H2CO3,H2CO3?H++HCO3-或CO2+H2O?HCO3-+H+
(2)在海洋循環(huán)中,通過(guò)如圖1所示的途徑固碳.
①寫出鈣化作用的離子方程式:2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O.
②同位素示蹤法證實(shí)光合作用釋放出的O2只來(lái)自于H2O,用18O標(biāo)記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下,將其補(bǔ)充完整:CO2+H218O═(CH2O)x+x18O2+xH2O
(3)海水中溶解無(wú)機(jī)碳占海水總碳的95%以上,其準(zhǔn)確測(cè)量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ),測(cè)量溶解無(wú)機(jī)碳可采用如下方法:
①氣提、吸收CO2,用N2從酸化后的海水中吹出CO2,并用堿液吸收(圖2),將虛線框中的裝置補(bǔ)充完整并標(biāo)出所用試劑.
②滴定.將吸收液洗后的無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)碳的濃度=$\frac{x•y}{z}$mol/L.
(4)利用圖3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(jiǎn)述提取CO2的原理:a室:2H2O-4e=4H++O2↑,氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b室,發(fā)生反應(yīng):H++HCO3-=CO2↑+H2O.
②用該裝置產(chǎn)生物質(zhì)處理b室排出的海水,合格后排回大海.處理合格的方法是c室: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)至裝置入口海水的pH.

分析 (1)二氧化碳溶于水生成碳酸,碳酸為弱酸,部分電離生成碳酸氫根;
(2)①由圖可知:此過(guò)程碳酸氫根轉(zhuǎn)化生成碳酸鈣,據(jù)此書寫方程式;
②光合作用是二氧化碳與水在太陽(yáng)光作用下,在葉綠體中反應(yīng)生成有機(jī)物、放出氧氣的過(guò)程,氧氣來(lái)源于水中的氧,據(jù)此解答;
(3)①由題意可知,需從酸化后的海水中吹出二氧化碳,那么需要滴加稀酸酸化,且裝置中應(yīng)從長(zhǎng)管吹入氮?dú)猓瑥亩坦艽党龆趸,?jù)此解答即可;
②依據(jù)原理NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O解答即可;
(4)a室接電源的正極,為陽(yáng)極,水失去電子生成氧氣和氫離子,氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b室,與b室中的碳酸氫根反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,據(jù)此解答即可;
②c室連接電源的負(fù)極,為陰極,水得到電子生成氫氣和氫氧根,a室中產(chǎn)生氫離子,用c室排除的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)節(jié)即可,據(jù)此解答.

解答 解:(1)二氧化碳溶于水生成的碳酸為弱酸,部分電離生成碳酸氫根,有關(guān)方程式為:CO2+H2O?H2CO3,H2CO3?H++HCO3-,或CO2+H2O?HCO3-+H+,
故答案為:CO2+H2O?H2CO3,H2CO3?H++HCO3-或CO2+H2O?HCO3-+H+;
(2)①反應(yīng)物中含有碳酸氫根,生成物為碳酸鈣,依據(jù)元素守恒以及電荷守恒得出方程式為:2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O,
故答案為:2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O;
②光合作用產(chǎn)生的氧氣來(lái)源于水,即水中的氧原子采用示蹤法標(biāo)記為18O,依據(jù)元素守恒配平應(yīng)需要CO2和H218O,故答案為:CO2;H218O;
(3)①酸化海水,可以使用試劑:稀硫酸,利用分液漏斗滴加,長(zhǎng)管進(jìn)氣,短管出氣,故裝置為:,
故答案為:;
②此反應(yīng)原理為:NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O,即碳酸氫鈉與鹽酸的物質(zhì)的量之比為1:1,那么海水中碳酸氫鈉的濃度為c,體積均為mL,依據(jù)題意有c×z=xy,解c=$\frac{x•y}{z}$mol/L,故答案為:$\frac{x•y}{z}$;
(4)a室:2H2O-4e-=4H++O2↑,氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b室,發(fā)生反應(yīng):H++HCO3-=CO2↑+H2O,
故答案為:a室:2H2O-4e=4H++O2↑,氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b室,發(fā)生反應(yīng):H++HCO3-=CO2↑+H2O;
②c室: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)至裝置入口海水的pH,
故答案為:c室: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)至裝置入口海水的pH;

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是海水的綜合利用以及原電池和電解池的工作原理,充分理解所給信息是解決本題的關(guān)鍵,難度較大.

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