水溶液中的离子平衡体系 保护珊瑚礁

安徽师范大学附属中学

许敏水溶液中的多重平衡体系保

护

珊

瑚

礁新课引入

2022年夏天新疆吐鲁番地区6月28日极端高温达46℃，超过40℃高温天数49天。新课引入本节课的任务：1、珊瑚礁的形成2、珊瑚礁的破坏3、珊瑚礁的保护1珊瑚礁的形成

驱动性问题：结合资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图元素主要存在形式平均浓度（mol/L）NaNa＋0.47MgMg2＋0.05CaCa2＋0.01KK＋0.01ClCl－0.55CHCO3－、CO32－、H2CO3

、CO20.01海水中主要微粒浓度珊瑚礁的形成

（1）定性分析(模拟浓缩海水)学生实验1：先向试管中加2滴管的2mol/LCaCl2溶液，再加等体积的0.03mol/LNa2CO3

溶液，观察现象。学生实验2：先向试管中加2滴管的2mol/LCaCl2溶液，再加等体积的0.47mol/LNaHCO3溶液，观察现象。现象：有少量白色沉淀。现象：有大量白色沉淀，然后会有气泡产生。珊瑚礁的形成

（1）定性分析(模拟浓缩海水)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图珊瑚礁的形成

（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分析体系物质组成找全微粒种类（溶质、溶剂）分析微粒种类或数量的变化定性分析（平衡移动）定量计算（基于Ka、Kb、Kh、Ksp等计算）建构模型分析微粒间相互作用作用类型（电离、水解、沉淀溶解平衡等）作用主次分析宏观现象pH变化、沉淀或气体生成等水溶液中多重平衡体系一般分析思路：2珊瑚礁的破坏珊瑚礁的破坏驱动性问题：如何证明温室气体CO2过度排放会导致珊瑚礁被破坏？数字化实验：向CaCO3悬浊液中通入CO2，并用电导率传感器记录实验数据。珊瑚礁的破坏

分析：随着CO2不断的通入，与蒸馏水相比较，饱和碳酸钙悬浊液的电导率显著增大，说明

溶解的CO2参与该反应。由于平衡逆向移动，CaCO3逐渐溶解，最终导致珊瑚礁消失。Ca2＋＋

2HCO3－

CaCO3

＋

CO2

＋

H2O注：红色曲线表示pH变化；蓝色曲线表示电导率变化。3珊瑚礁的保护驱动性问题：如何保护珊瑚礁？珊瑚礁的保护

《自然》杂志2019年9月18日刊发数名科学家撰写的评论文章，如果全球变暖以目前的速度继续，全世界的珊瑚礁到2070年可能会全部消失！3.碳转化解决方案1.减少碳排放2.碳封存珊瑚礁的保护

曾杰教授联合团队研发了一种低成本、高活性的铜基单原子催化剂，实现了二氧化碳到甲酸的单一转化。令人兴奋的是，他们基于固态电解质还开发了一种新型电解装置，配合所研制的催化剂，以二氧化碳和水做为原料，可