题目内容
1．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HCO3-的方程式CO2+H2O?H2CO3?H++HCO3-．
（2）在海洋碳循环中，通过如图1所示的途径固碳．
①写出钙化作用的离子方程式Ca2++2HCO3-═CaCO3↓+H2O+CO2↑．
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：xCO2+2xH218O$\frac{\underline{\;\;\;光能\;\;\;}}{叶绿体}$ （CH2O）x+x18O2+xH2O
（3）测量海水中溶解的无机碳，可采用如下方法：
①气提、吸收CO2．用N2从酸化后的z mL海水中吹出CO2并用碱液吸收，转化为NaHCO3．
②滴定．再用x mol•L-1HCl溶液滴定，消耗y mLHCl溶液．海水中溶解无机碳的浓度=$\frac{xy}{z}$mol•L-1（4）利用如图2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：a室（阳极区）发生如下反应：2H2O-4e-=O2↑+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，与其中的HCO3-发生反应：H++HCO3-═H2O+CO2↑，产生CO2
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格（pH=8）后排回大海．处理至合格的方法是c室发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，用其生成的产物碱溶液调节b室流出的酸性溶液的pH，至pH≈8．
分析 （1）二氧化碳溶于水生成碳酸，碳酸为弱酸，部分电离生成碳酸氢根；
（2）①由图可知：钙化过程是碳酸氢钙变化为碳酸钙、水和二氧化碳，此过程碳酸氢根转化生成碳酸钙，利用原子守恒书写方程式；
②光合作用是二氧化碳与水在太阳光作用下，在叶绿体中反应生成有机物、放出氧气的过程，氧气来源于水中的氧，据原子守恒配平写出；
（3）①由题意可知，需从酸化后的海水中吹出二氧化碳，那么需要滴加稀酸酸化，且装置中应从长管吹入氮气，从短管吹出二氧化碳，据此解答即可；
②依据原理NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，碳酸氢钠与盐酸的物质的量之比为1：1列式计算；
（4）①a室接电源的正极，为阳极，水失去电子生成氧气和氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入b室，与b室中的碳酸氢根反应生成二氧化碳气体，据此解答即可；
②c室连接电源的负极，为阴极，水得到电子生成氢气和氢氧根，a室中产生氢离子，用c室排除的碱液将从b室排出的酸性海水调节即可，据此解答．
解答 解：（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-，或CO2+H2O?HCO3-+H+，
故答案为：CO2+H2O?H2CO3，H2CO3?H++HCO3-或CO2+H2O?HCO3-+H+；
（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，
故答案为：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xCO2和2xH218O，故答案为：xCO2；2xH218O；
（3）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，用x mol•L-1HCl溶液滴定，消耗y mLHCl溶液，那么海水中碳酸氢钠的浓度为c，海水体积均为zmL，依据题意有c×z=xy，解c=$\frac{xy}{z}$mol/L，故答案为：$\frac{xy}{z}$；
（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，生成二氧化碳气体，
故答案为：a室（阳极区）发生如下反应：2H2O-4e-=O2↑+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，与其中的HCO3-发生反应：H++HCO3-═H2O+CO2↑，产生CO2；
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，至pH≈8，
故答案为：c室发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，用其生成的产物碱溶液调节b室流出的酸性溶液的pH，至pH≈8．
点评 本题主要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，难度较大．
状元及第系列答案
同步奥数系列答案
| A． | SO2溶于水和H2SO3分解 | |
| B． | H2跟I2化合成HI和HI分解 | |
| C． | SO2跟O2化合成SO3和SO3分解 | |
| D． | NH3与HCl化合生成NH4Cl和NH4Cl受热分解生成NH3和HCl |
| A． | 乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 | |
| B． | NO2通入水中，红棕色逐渐褪去 | |
| C． | 往硝酸银溶液中滴加盐酸产生白色沉淀 | |
| D． | 甲烷和氯气在光照下反应，黄绿色逐渐褪去 |
| A． | 若最终有气体剩余，气体呈红棕色 | B． | 若最终有气体剩余，气体是NO | ||
| C． | 试管内溶液为稀的硝酸溶液 | D． | 试管内的液面高度肯定会上升 |
| A． | 氧化还原反应中得失电子总数一定相等 | |
| B． | 有单质参加的反应一定是氧化还原反应 | |
| C． | 电解质溶液中阴阳离子的总数一定相等 | |
| D． | 分解反应一定是氧化还原反应 |
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