水溶液中的離子平衡體系 保護(hù)珊瑚礁

安徽師范大學(xué)附屬中學(xué)

許敏水溶液中的多重平衡體系保

護(hù)

珊

瑚

礁新課引入

2022年夏天新疆吐魯番地區(qū)6月28日極端高溫達(dá)46℃，超過(guò)40℃高溫天數(shù)49天。新課引入本節(jié)課的任務(wù)：1、珊瑚礁的形成2、珊瑚礁的破壞3、珊瑚礁的保護(hù)1珊瑚礁的形成

驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：結(jié)合資料分析珊瑚礁是如何形成的?提示：1.珊瑚礁的主要成分是CaCO3。

2.正常海水的pH在8.0~8.3。

珊瑚礁的形成海水中含碳元素微粒分布圖元素主要存在形式平均濃度（mol/L）NaNa＋0.47MgMg2＋0.05CaCa2＋0.01KK＋0.01ClCl－0.55CHCO3－、CO32－、H2CO3

、CO20.01海水中主要微粒濃度珊瑚礁的形成

（1）定性分析(模擬濃縮海水)學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：先向試管中加2滴管的2mol/LCaCl2溶液，再加等體積的0.03mol/LNa2CO3

溶液，觀察現(xiàn)象。學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：先向試管中加2滴管的2mol/LCaCl2溶液，再加等體積的0.47mol/LNaHCO3溶液，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：有少量白色沉淀。現(xiàn)象：有大量白色沉淀，然后會(huì)有氣泡產(chǎn)生。珊瑚礁的形成

（1）定性分析(模擬濃縮海水)Ca2＋(aq)＋CO32－(aq)

CaCO3(s)HCO3－

CO32－＋H＋

HCO3－＋H＋

CO2

＋

H2OCa2＋＋2HCO3－

CaCO3＋CO2＋H2O海水中含碳元素微粒分布圖珊瑚礁的形成

（2）定量分析已知：H2CO3Ka1=10-6.51

Ka2=10-10.33

CaCO3Ksp=10-8.60H2CO3CO2＋H2OK=101.46③H2CO3CO2＋H2O解：①H2CO3HCO3－＋H＋②HCO3－

CO32－

＋

H＋

④CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋

CO32－(aq)⑤Ca2＋＋

2HCO3－

CaCO3

＋

CO2

＋

H2O珊瑚礁的形成

（2）定量分析已知：H2CO3Ka1=10-6.51

Ka2=10-10.33

CaCO3Ksp=10-8.60H2CO3CO2＋H2OK=101.46解：⑤Ca2＋

＋

2HCO3－

CaCO3

＋

CO2

＋

H2O分析體系物質(zhì)組成找全微粒種類（溶質(zhì)、溶劑）分析微粒種類或數(shù)量的變化定性分析（平衡移動(dòng)）定量計(jì)算（基于Ka、Kb、Kh、Ksp等計(jì)算）建構(gòu)模型分析微粒間相互作用作用類型（電離、水解、沉淀溶解平衡等）作用主次分析宏觀現(xiàn)象pH變化、沉淀或氣體生成等水溶液中多重平衡體系一般分析思路：2珊瑚礁的破壞珊瑚礁的破壞驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：如何證明溫室氣體CO2過(guò)度排放會(huì)導(dǎo)致珊瑚礁被破壞？數(shù)字化實(shí)驗(yàn)：向CaCO3懸濁液中通入CO2，并用電導(dǎo)率傳感器記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。珊瑚礁的破壞

分析：隨著CO2不斷的通入，與蒸餾水相比較，飽和碳酸鈣懸濁液的電導(dǎo)率顯著增大，說(shuō)明

溶解的CO2參與該反應(yīng)。由于平衡逆向移動(dòng)，CaCO3逐漸溶解，最終導(dǎo)致珊瑚礁消失。Ca2＋＋

2HCO3－

CaCO3

＋

CO2

＋

H2O注：紅色曲線表示pH變化；藍(lán)色曲線表示電導(dǎo)率變化。3珊瑚礁的保護(hù)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：如何保護(hù)珊瑚礁？珊瑚礁的保護(hù)

《自然》雜志2019年9月18日刊發(fā)數(shù)名科學(xué)家撰寫(xiě)的評(píng)論文章，如果全球變暖以目前的速度繼續(xù)，全世界的珊瑚礁到2070年可能會(huì)全部消失！3.碳轉(zhuǎn)化解決方案1.減少碳排放2.碳封存珊瑚礁的保護(hù)

曾杰教授聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種低成本、高活性的銅基單原子催化劑，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到甲酸的單一轉(zhuǎn)化。令人興奮的是，他們基于固態(tài)電解質(zhì)還開(kāi)發(fā)了一種新型電解裝置，配合所研制的催化劑，以二氧化碳和水做為原料，可