第 1 题

硅藻通过光合作用将二氧化碳和水转化为碳水化合物：

\ce{6CO2 + 6H2O ->[\text{太阳能}] C6H12O6 + 6O2}

。(1.1) 蓝鲸出生头五年每天增重75 kg，食物为磷虾；蓝鲸每天须摄入十倍于增重量的磷虾，而磷虾每长1.0 kg须吃10.0 kg硅藻。假设鲸的增重来自碳水化合物，计算硅藻为供养一头鲸五年所必须固定的

\ce{CO2}

在STP（0 °C，101 kPa）下的体积。(1.2) 海水每升含溶解

\ce{CO2}

0.23\ \mathrm{cm^3}

（24 °C，101 kPa）。(i) 供给这些

\ce{CO2}

需处理多少海水？(ii) 供养1000头鲸需要占海洋总体积（

1.37\times10^{18}\ \mathrm{m^3}

）的多大比例？(1.3) 成年鲸（

9.1\times10^{4}

kg）体重的3%是氮；一头死鲸最多能释放多少

\ce{NH4+}

？(1.4) 鲸体重的18%是碳，以

\ce{CO2}

形式返回大气；

\ce{CO2}

可经风化反应

\ce{CaSiO3(s) + 2CO2(g) + 3H2O(l) -> Ca^{2+}(aq) + 2HCO3^-(aq) + H4SiO4(aq)}

除去。1000头死鲸产生的

\ce{CO2}

最多能风化多少

\ce{CaSiO3}

？

第 2/4 步：STP下CO₂体积

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n(\ce{CO2}) = \frac{1.4\times10^{7}\ \mathrm{kg}}{0.180\ \mathrm{kg\,mol^{-1}}} \times 6 = 4.5\times10^{8}\ \mathrm{mol};\qquad V = 4.5\times10^{8} \times 22.4\ \mathrm{dm^3} \approx 1.0\times10^{10}\ \mathrm{dm^3}

分析

每摩尔 $\ce{C6H12O6}$ （180 g）需要6 mol $\ce{CO2}$ ，相当于 $1.4\times10^{7}\times264/180 = 2.0\times10^{7}$ kg $\ce{CO2}$ $= 4.5\times10^{8}$ mol；按22.4 dm³ mol⁻¹得 $1.0\times10^{10}$ dm³。