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从酸化后的海水中吹出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

CO2+H2OH2CO3，H2CO3HCO3－+H+ Ca2++ 2HCO3－= CaCO3↓+ CO2↑+H2O xCO2 2x H218O a室：2H2O-4e－= O2↑+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO3－+H+= CO2↑+H2O c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）溶于海水的CO2产生的HCO3-来自于碳酸的第一步电离；

（2）①海水中的钙离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸钙从而使碳钙化；

②O2只来自于H2O，则用18O标记水；

（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用硫酸酸化海水，用氮气吹出CO2 ；

②利用n(CO2)=n(HCO3－)=n(HCl)计算海水中溶解无机碳的浓度。

（4）电解海水，阳极氢氧根离子放电，阴极氢离子放电。

（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n(CO2)=n(HCO3－)=n(HCl)，n(HCl)= x mol/L×y×10-3L= xy×10-3mol，所以n(CO2)= xy×10-3mol，所以c()=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 。