Question

【題目】過量的碳排放會(huì)引起嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致海洋升溫、海水酸化，全球出現(xiàn)大規(guī)模珊瑚礁破壞，保護(hù)珊瑚礁刻不容緩。

（1）海水中含有的離子主要有Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Cl–、CO32–和HCO3–。其中，導(dǎo)致海水呈弱堿性的微粒有______。

（2）珊瑚礁是珊瑚蟲在生長過程中吸收海水中物質(zhì)而逐漸形成的石灰石外殼。形成珊瑚礁的主要反應(yīng)為Ca2+ + 2HCO3- CaCO3↓+ CO2↑+ H2O。

① 請(qǐng)結(jié)合化學(xué)用語分析該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因：______。

② 與珊瑚蟲共生的藻類通過光合作用促進(jìn)了珊瑚礁的形成；而海洋溫度升高會(huì)使共生藻類離開珊瑚礁，導(dǎo)致珊瑚礁被破壞。請(qǐng)分析珊瑚礁的形成和破壞會(huì)受到共生藻類影響的原因：______。

（3）研究人員提出了一種封存大氣中二氧化碳的思路：將二氧化碳和大量的水注入地下深層的玄武巖（主要成分為CaSiO3）中，使其轉(zhuǎn)化為碳酸鹽晶體。玄武巖轉(zhuǎn)化為碳酸鹽的化學(xué)方程式為______。

（4）“尾氣CO2直接礦化磷石膏聯(lián)產(chǎn)工藝”涉及低濃度CO2減排和工業(yè)固廢磷石膏處理兩大工業(yè)環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，其部分工藝流程如下圖所示。

已知：磷石膏是在磷酸生產(chǎn)中用硫酸處理磷礦時(shí)產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分為CaSO4·2H2O。

①吸收塔中發(fā)生的反應(yīng)可能有______（寫出任意2個(gè)反應(yīng)的離子方程式）。

②料漿的主要成分是______（寫化學(xué)式）。

Answer 1

【答案】CO32-、HCO3- HCO3-在海水中存在電離平衡：HCO3-CO32- + H+，當(dāng)c(Ca2+)與c(CO32-)的乘積大于Ksp(CaCO3)時(shí)，Ca2+與CO32-生成CaCO3沉淀；使HCO3-電離平衡正向移動(dòng)，c(H+)增大，H+與HCO3-進(jìn)一步作用生成CO2 共生藻類存在，會(huì)通過光合作用吸收CO2，使平衡：Ca2+ + 2HCO3-CaCO3↓+ CO2↑+ H2O正向移動(dòng)，促進(jìn)珊瑚礁的形成；共生藻類死亡，使海水中CO2的濃度增大，使上述平衡逆向移動(dòng)，抑制珊瑚礁的形成 CaSiO3 + CO2 + H2O＝CaCO3 + H2SiO3（或CaSiO3 + CO2＝CaCO3 + SiO2） NH3·H2O + CO2＝2NH4+ + CO32- + H2O、NH3·H2O + CO2＝NH4+ + HCO3-、CO32- + CO2 + H2O＝2HCO3-（寫出任意2個(gè)均可） CaCO3、(NH4)2SO4

【解析】

(1)根據(jù)鹽類水解的規(guī)律分析判斷；

(2)①HCO3-在海水中存在電離平衡：HCO3-CO32- + H+，當(dāng)c(Ca2+)與c(CO32-)的乘積大于Ksp(CaCO3)時(shí)生成CaCO3沉淀；常見HCO3-電離平衡正向移動(dòng)，c(H+)增大，H+與HCO3-進(jìn)一步作用生成CO2，據(jù)此分析解答；②結(jié)合光合作用和Ca2+ + 2HCO3-CaCO3↓+ CO2↑+ H2O的平衡移動(dòng)分析解答；

(3)根據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化書寫反應(yīng)的方程式；

(4)①二氧化碳和氨氣發(fā)生反應(yīng)可能生成碳酸氫銨，也可能生成碳酸銨，據(jù)此書寫反應(yīng)的離子方程式；②碳氨溶液中的HCO3-與氨氣生成CO32-、CO32-和磷石膏(主要成分為CaSO4·2H2O)發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，據(jù)此分析判斷。

(1)在Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Cl–、CO32–和HCO3–微粒中，CO32-、HCO3-水解生成氫氧根離子，導(dǎo)致海水呈弱堿性，故答案為：CO32-、HCO3-；

(2)①HCO3-在海水中存在電離平衡：HCO3-CO32- + H+，當(dāng)c(Ca2+)與c(CO32-)的乘積大于Ksp(CaCO3)時(shí)，Ca2+與CO32-生成CaCO3沉淀；使HCO3-電離平衡正向移動(dòng)，c(H+)增大，H+與HCO3-進(jìn)一步作用生成CO2，總反應(yīng)為Ca2+ + 2HCO3- CaCO3↓+ CO2↑+ H2O，故答案為：HCO3-在海水中存在電離平衡：HCO3-CO32- + H+，當(dāng)c(Ca2+)與c(CO32-)的乘積大于Ksp(CaCO3)時(shí)，Ca2+與CO32-生成CaCO3沉淀；使HCO3-電離平衡正向移動(dòng)，c(H+)增大，H+與HCO3-進(jìn)一步作用生成CO2；

②共生藻類存在，會(huì)通過光合作用吸收CO2，使平衡：Ca2+ + 2HCO3-CaCO3↓+ CO2↑+ H2O正向移動(dòng)，促進(jìn)珊瑚礁的形成；共生藻類死亡，使海水中CO2的濃度增大，使上述平衡逆向移動(dòng)，抑制珊瑚礁的形成，因此與珊瑚蟲共生的藻類通過光合作用促進(jìn)了珊瑚礁的形成；而海洋溫度升高會(huì)使共生藻類離開珊瑚礁，導(dǎo)致珊瑚礁被破壞，故答案為：共生藻類存在，會(huì)通過光合作用吸收CO2，使平衡：Ca2+ + 2HCO3-CaCO3↓+ CO2↑+ H2O正向移動(dòng)，促進(jìn)珊瑚礁的形成；共生藻類死亡，使海水中CO2的濃度增大，使上述平衡逆向移動(dòng)，抑制珊瑚礁的形成；

(3)將二氧化碳和大量的水注入地下深層的玄武巖(主要成分為CaSiO3)中，使其轉(zhuǎn)化為碳酸鹽晶體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSiO3 + CO2 + H2O = CaCO3 + H2SiO3，故答案為：CaSiO3 + CO2 + H2O = CaCO3 + H2SiO3；

(4)①根據(jù)流程圖，吸收塔中吸收了尾氣中的二氧化碳和進(jìn)入吸收塔的氨氣發(fā)生反應(yīng)生成了碳氨溶液，反應(yīng)的方程式可能有NH3·H2O + CO2 = 2NH4+ + CO32- + H2O、NH3·H2O + CO2 =NH4+ + HCO3-、CO32- + CO2 + H2O =2HCO3-，故答案為：NH3·H2O + CO2 = 2NH4+ + CO32- + H2O、NH3·H2O + CO2 =NH4+ + HCO3-、CO32- + CO2 + H2O =2HCO3-；

②碳氨溶液(含NH4+、HCO3-)、氨氣、和磷石膏(主要成分為CaSO4·2H2O)發(fā)生三相反應(yīng)，HCO3-與氨氣反應(yīng)生成CO32-和NH4+，CO32-與CaSO4·2H2O反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸根離子，因此料漿的主要成分有CaCO3、(NH4)2SO4，故答案為：CaCO3、(NH4)2SO4。