Question

（14分）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，通过下图所示的途径固碳。

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）利用下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）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】

试题分析：（1）考查碳酸的第1步电离：CO2+H2OHCO3－+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。

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，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：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。