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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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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

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-

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

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

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

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.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

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

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

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

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

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)

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

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.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

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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