C、N、O是中学化学常见的三种元素，请回答下列问题：（1）写-优题课

研究 $C O_{2}$ 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 $C O_{2}$ 主要以4种无机碳形式存在，其中 $H C O_{3}^{-}$ 占95%，写出 $C O_{2}$ 溶于水产生 $H C O_{3}^{-}$ 的方程式：。
（2）在海洋循环中，通过下图所示的途径固碳。

①写出钙化作用的离子方程式：。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的 $O_{2}$ 只来自于 $H_{2} O$ ，用 ${}^{18}O$ 标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：+= $(C H_{2} O)_{x}$ + $x^{18} O_{2}$ + $x H_{2} O$

（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 $C O_{2}$ ，用 $N_{2}$ 从酸化后的还说中吹出 $C O_{2}$ 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。将吸收液洗后的无机碳转化为 $N a H C O_{3}$ ，再用 $x m o l / L H C l$ 溶液滴定，消耗 $y m l H C l$ 溶液，海水中溶解无机碳的浓度= $m o l / L$ 。
（4）利用下图所示装置从海水中提取 $C O_{2}$ ，有利于减少环境温室气体含量。

①结合方程式简述提取 $C O_{2}$ 的原理：。
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。

氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：

（1）反应Ⅰ的化学方程式是。
（2）反应Ⅰ得到的产物用 $I_{2}$ 进行分离。该产物的溶液在过量 $I_{2}$ 的存在下会分成两层--含低浓度 $I_{2}$ 的 $H_{2} S O_{4}$ 层和高浓度的 $I_{2}$ 的 $H I$ 层。
①根据上述事实，下列说法正确的是（选填序号）。
a．两层溶液的密度存在差异
b．加 $I_{2}$ 前， $H_{2} S O_{4}$ 溶液和HI溶液不互溶
c． $I_{2}$ 在 $H I$ 溶液中比在 $H_{2} S O_{4}$ 溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是。
③经检测， $H_{2} S O_{4}$ 层中 $c （ H^{+}) : c (S {O_{4}}^{2 -})$ =2.06：1。其比值大于2的原因是。
（3）反应Ⅱ： $2 H_{2} S O_{4} （ l) = 2 S O_{2} （ g) + O_{2} (g) + 2 H_{2} O （ g ） △ H = + 550 k J / m o l$

它由两步反应组成：i． $H_{2} S O_{4} (l ） = S O_{3} (g) + H_{2} O （ g ） △ H = + 177 k J / m o l$

ii． $S O_{3} (g ）$ 分解。
L（L₁、L₂），X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，ii中 $S O_{3} (g ）$ 的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是。
②判断L₁、L₂的大小关系，并简述理由：。

硼氢化钠（ $N a B H_{4}$ ）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO₂为主要原料制备 $N a B H_{4}$ ，其流程如下：

已知： $N a B H_{4}$ 常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13℃）。
（1）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，该操作的目的是，原料中的金属钠通常保存在中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有，，玻璃片和小刀等。
（2）请配平第①步反应的化学方程式：
$N a B O_{2}$ +□ $S i O_{2}$ +□ $N a$ +□ $H_{2}$ ==□ $N a B H_{4}$ +□ $N a_{2} S i O_{3}$

（3）第②步分离采用的方法是；第③步分离（ $N a B H_{4}$ ）并回收溶剂，采用的方法是。
（4） $N a B H_{4} （ s)$ 与水反应生成 $N a B O_{2} (s)$ 和氢气，在25℃，101 $K P a$ 下，已知每消耗3.8克 $N a B H_{4} (s)$ 放热21.6 $K J$ ，该反应的热化学方程式是。

(本题共14分)钢铁是最重要、用量最大的金属材料之一。完成下列计算：
51．生产1吨含铁96%的生铁，至少需要氧化铁含量70%的赤铁矿（杂质不含铁）_____吨。（计算结果保留2位小数）
52．工业炼铁用一氧化碳还原氧化铁时会发生如下一系列反应：
3Fe₂O₃＋CO→2Fe₃O₄＋CO₂ Fe₃O₄＋CO→3FeO＋CO₂ FeO＋CO→Fe＋CO₂
某次实验中，用CO还原4.80 g氧化铁，当固体质量变成4.56 g时，测得此固体中只存在2种氧化物。通过计算确定此固体可能的成分和它们的物质的量之比。
53．为了测定某碳素钢（假设只含铁和碳）的含碳量，将10.000 g钢样完全溶解于过量的热浓硝酸中，产生了0.300 mol气体（假设气体全部逸出，N₂O₄已折算为NO₂）。气体用50.00 mL 12.00 mol/L的NaOH溶液完全吸收后，只生成两种盐，溶液蒸干后得到不含结晶水的固体32.664 g。计算：
（1）钢样的含碳量。
（2）参加反应的硝酸的物质的量。

（一）尿素又称碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素。其反应分为如下两步：
第一步：2NH₃（l）＋CO₂（g）H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵）（l） △H₁= -330．0 kJ·mol^－1
第二步：H₂NCOONH₄（l）H₂O（l）＋H₂NCONH₂（l）△H₂=" +" 226．3 kJ·mol^－1
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0．5 m³密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第步反应决定。
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如上图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v（CO₂）＝mol/（L·min）。
③当反应在一定条件下达到平衡，若在恒温、恒容下再充入一定量气体He，则CO（NH₂）₂（l）的质量_________（填“增加”、“减小”或“不变”）。
（二）氨是制备尿素的原料，NH₃、N₂H₄等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将amol/L的氨水与bmol/L的硫酸以3∶2体积比混合反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为_________。
（三）氢气是合成氨的原料。“氢能”将是未来最理想的新能源。
（1）在25℃,101KPa条件下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142．9kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为。
（2）氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中C（s）+ H₂O（g）CO（g）+H₂（g），在850℃时平衡常数K=1。若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6．0mol H₂O。
①当加热到850℃反应达到平衡的标志有______________ 。

A．容器内的压强不变

B．消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等

C．混合气的密度不变

D．单位时间有n个H-O键断裂的同时有n个H-H键断裂

②x应满足的条件是。
（四）CO₂是合成尿素的原料，但水泥厂生产时却排放出大量的CO₂。华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如图所示：

（1）上述生产过程的能量转化方式是。
（2）上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为。