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: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.
【考点】1B:真题集萃;BH:原电池和电解池的工作原理;E7:海水资源及其综合利用
【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xCO2和2xH218O,故答案为:xCO2;2xH218O;
(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=,故答案为:;
(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;
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,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,难度较大.
11.为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I﹣⇌2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化.实验如图1所示:
图1
图2
(1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时,再进行实验Ⅱ目的是使实验Ⅰ的反应到达化学平衡状态.
(2)ⅲ是ⅱ的对比实验,目的是排除ⅱ中溶液稀释对颜色的变化造成的影响.
(3)ⅰ和ⅱ的颜色变化表明平衡逆向移动,Fe2+向Fe3+转化.用化学平衡移动原理解释原因:Ag+与I﹣生成AgI黄色沉淀,I﹣浓度降低,2Fe3++2I﹣⇌2Fe2++I2平衡逆向移动.
(4)根据氧化还原反应的规律,该同学推测I中Fe2+向Fe3+转化的原因:外加Ag+使c(I﹣)降低,导致I﹣的还原性弱于Fe2+.用图2装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证.
①K闭合时,指针向右偏转,b作正极.
②当指针归零(反应达到平衡)后,向U型管左管中滴加0.01mol/L AgNO3溶液.产生的现象证实了其推测.该现象是左管出现黄色沉淀,指针向左偏转.
(5)按照(4)的原理,该同学用图2装置进行实验,证实了ⅱ中Fe2+向Fe3+转化的原因.
①转化的原因是Fe2+浓度增大,还原性增强,使Fe2+还原性强于I﹣.
②与(4)实验对比,不同的操作是向U型管右管中滴加0.01mol/LFeSO4溶液.