题目内容

12．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HCO${\;}_{3}^{-}$占95%．写出CO2溶于水产生HCO${\;}_{3}^{-}$的方程式：CO2+H2O?H2CO3，H2CO3?H++HCO3-．
（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：2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O．
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：CO2+H218O$\frac{\underline{\;\;\;光能\;\;\;}}{叶绿体}$（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（装置示意图如图）．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-1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液．海水中溶解无机碳的浓度=$\frac{x•y}{2}$ 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：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．
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c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．

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：此过程碳酸氢根转化生成碳酸钙，据此书写方程式；
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，据此解答；
（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解答即可；
（4）a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-，
故答案为：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，
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CO2和H218O，故答案为：CO2；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：，
故答案为：；
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=$\frac{x•y}{2}$，故答案为：$\frac{x•y}{2}$；
（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，
故答案为：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；
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，c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，
故答案为：c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．

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，题目难度较大．

练习册系列答案
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19．A、B、C、D、E是短周期元素，A、B、C处于同一周期，A元素的原子最外层电子数是次外层的2倍，B2-、C-、D+、E3+具有相同电子层结构，下列说法正确的是（　　）
A．原子序数：E＞D＞B＞C＞AB．原子半径：D＞E＞A＞C＞B
C．最简单氢化物的热稳定性：C＞B＞AD．离子半径：C-＞D+＞E3+＞B2-
3．某强酸性溶液中可能存在Al3+、Fe2+、NH4+、Ba2+、Cl-、CO32-、SO42-、NO3-中的若干种，现取适量溶液进行如下实验：下列有关判断正确的是（　　）
A．原溶液中一定有Fe2+、SO42-、H+、NH4+、Al3+
B．原溶液中一定没有Ba2+、CO32-、NO3-
C．步骤③中反应的离子方程式为2AlO-+CO2+3H2O═2Al（OH）3↓+CO32-
D．气体A、B之间肯定不能发生反应
20．研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源（石油和天然气）到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应，实现CO2的良性循环．
（1）目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃能量催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气．如图表示恒压容器中0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时的能量变化示意图．能判断该反应达到化学平衡状态的依据是bd（填字母）．
a．容器中压强不变
b．H2的体积分数不变
c．c（H2）=3c（CH3OH）
d．容器中密度不变
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂
（2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
实验组温度
℃		起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
3900abcdt
①实验2条件下平衡常数K=．
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b的值（填具体值或取值范围）．
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时v（正）＜v（逆）（填“＜’’、“＞”或“=’’）．
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
（4）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC2O4）溶液显酸性．常温下，向10mL 0.0l mol．L-l H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol．L-l NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）．
（5）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池．该电池的负极反应式
为CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O．
7．下列说法错误的是（　　）
A．向0.1 mol•L-1的CH3COOH溶液中加入少量碳酸钙固体，溶液的pH增大
B．室温下，pH=4的NaHSO4溶液中，水电离出的H+浓度为1×10-10 mol•L-1
C．浓度均为0.1 mol•L-1的HCN溶液和NaCN溶液等体积混合（忽略体积变化），溶液中c（HCN）+c（CN-）=0.1 mol•L-1
D．pH相同的①NH4Cl、②NH4Al（SO4）2、③（NH4）2SO4三种溶液的c（NH${\;}_{4}^{+}$）：②＜③＜①
17．化学与工农业生产、人类生活密切相关．下列说法中不正确的是（　　）
A．发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔
B．喝补铁剂时，加服维生素C，效果更好，原因是维生素C具有氧化性
C．食用花生油和鸡蛋清都能发生水解反应
D．“地沟油”经加工处理后，可用于生产肥皂和生物柴油
4．已知K、Ka、KW、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数．
（1）有关上述常数的说法正确的是ad．
a．它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度
b．它们的大小都随温度的升高而增大
c．常温下，CH3COOH在水中的Ka大于在饱和CH3COONa溶液中的Ka
d．一定温度下，在CH3COONa溶液中KW=Ka•Kh
（2）25℃时，将a mol•L-1的氨水与0.01mol•L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c（NH${\;}_{4}^{+}$）=
c（Cl-），则溶液显中（填“酸”、“碱”或“中”）性；用含a的代数式表示NH3•H2O的电离平衡常数Kb=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．
（3）25℃时，H2SO3?HSO${\;}_{3}^{-}$+H+的电离常数Ka=1×10-2mol•L-1，则该温度下pH=3、c（HSO${\;}_{3}^{-}$）=0.1mol•L-1的NaHSO3溶液中c（H2SO3）=0.01mol/L．
（4）已知常温下Fe（OH）3和Mg（OH）2的Ksp分别为8.0×10-38、1.0×10-11，向浓度均为0.1mol/L的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液，要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀，应该调节溶液pH的范围是3.3≤pH＜9．（已知lg 2=0.3）
1．现有部分元素的原子结构特点如表：
XL层电子数是K层电子数的3倍
Y核外电子层数等于原子序数
ZL层电子数是K层和M层电子数之和
W共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体单质
（1）画出W原子结构示意图．
（2）元素X与元素Z相比，非金属性较强的是O（填元素符号），写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式S+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO2或2H2S+O2═2H2O+2S．
（3）X、Y、Z、W四种元素形成的一种化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为NH4HSO4，写出其在水溶液中的电离方程式．NH4HSO4=NH4++H++SO42-
（4）元素X和元素Y以原子个数比1：1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等．以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的，且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式．N2H4+2H2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$N2+4H2O．
2．七铝十二钙（12CaO•7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如图：
（1）锻粉主要含MgO和CaO，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，或滤液Ⅰ中c（Mg2+）小于5×10-6mol•L-1，则溶液pH大于11；该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是CaSO4微溶于水，用（NH4）2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失．[Mg（OH）2的Ksp=5×10-12]
（2）滤液Ⅰ中阴离子有NO3-、OH-（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成Ca（HCO3）2，从而导致CaCO3产率降低．
（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O．
（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为2Al+6H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al（OH）3↓+3H2↑．
（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-．

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