Question

研究CO₂在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。

（1）溶于海水的CO₂主要以4种无机碳形式存在，其中HCO₃^-占95%，写出CO₂溶于水产生HCO₃^-的方程式：        。

（2）在海洋循环中，通过右图所示的途径固碳。

①写出钙化作用的离子方程式：                。

②同位素示踪法证实光合作用释放出的O₂只来自于H₂O，用¹⁸O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：     +        ===(CH₂O)_x+x¹⁸O₂+xH₂O

（3）海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机  碳，可采用如下方法：

①气提、吸收CO₂，用N₂从酸化后的还说中吹出CO₂并用碱液吸收（装置示意图如下），将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。

②滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO₃，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度=        mol/L。

（4）利用右图所示装置从海水中提取CO₂，有利于减少环境温室气体含量。

①结合方程式简述提取CO₂的原理：          。

②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是        。

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⁺通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO₃^－+H⁺= CO₂↑+H₂O。 ②c室的反应：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH 

【解析】 （1）CO₂可与水反应生成碳酸，碳酸可微弱电离生成碳酸氢根和氢离子：CO₂+H₂OH₂CO₃HCO₃^－+H⁺ 

（2）①根据反应物是HCO₃^－，生成物是CaCO₃和CO₂，易知本题的反应方程式为：

Ca²⁺+ 2HCO₃^－=== CaCO₃↓+ CO₂+H₂O 。 

②根据元素守恒法，及示踪原子的标记可知方程式中的填空为：xCO₂ ， 2x H₂¹⁸O 

（3）①注意酸化的试剂要用硫酸，一定不能用盐酸，因为HCl会挥发出来影响后续的滴定。 

②该滴定过程转化的关系式为：

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，显碱性，需要H⁺中和降低海水的碱性，a室发生阳极反应：2H₂O-4e^－= O₂↑+4H⁺, c(OH^－)下降，H₂OOH^－+H⁺平衡右移，c(H⁺)增大，H⁺从a室进入b室，发生反应：HCO₃^－+H⁺== CO₂+H₂O。

 ②c室的反应：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH 。

【考点定位】考查盐类水解、方程式书写、化学实验、化学平衡移动、电解、化学计算等。

【名师点晴】本题以CO₂在海洋中的转移和归宿为素材，考查有关化学反应原理知识，难度不大，要求学生掌握弱电解质的电离、化学方程式的书写以及利用守恒观点配平方程式，第（3）小问责考查学生化学实验设计与计算能力，第（4）问利用电化学利用理论从海水中提取CO₂，有利于减少环境温室气体含量，体现了化学与环境保护、理论与实际相结合的特点。