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）在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。

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．将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO₃，再用x mol▪L^-1HCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液．海水中溶解无机碳的浓度=_________mol▪L^-1．

（4）利用如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，H2CO3⇌H++HCO3-

（2）①2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O②CO2 H218O

（3）①②（4）①a室：2H2O-4e=4H++O2↑，氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：H++HCO3-=CO2↑+H2O ②c室：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装置入口海水的pH．

【解析】

试题分析：（1）二氧化碳溶于水生成的碳酸为弱酸，部分电离生成碳酸氢根，有关方程式为：CO2+H2O⇌H2CO3，H2CO3⇌H++HCO3-；（2）①反应物中含有碳酸氢根，生成物为碳酸钙，依据元素守恒以及电荷守恒得出方程式为：2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O；②光合作用产生的氧气来源于水，即水中的氧原子采用示踪法标记为18O，依据元素守恒配平应需要CO2和H218O；（3）①酸化海水，可以使用试剂：稀硫酸，利用分液漏斗滴加，长管进气，短管出气，故装置为：；②此反应原理为：NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，即碳酸氢钠与盐酸的物质的量之比为1：1，那么海水中碳酸氢钠的浓度为c，体积均为mL，依据题意有c×z=xy，解c=；（4）a室：2H2O-4e-=4H++O2↑，氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：H++HCO3-=CO2↑+H2O；②c室：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装置入口海水的pH。

考点：考查的是海水的综合利用以及原电池和电解池的工作原理，充分理解所给信息是解决本题的关键。