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 4/4 步：氮释放与CaSiO₃风化

← 上一步下一步 →

m(\ce{NH4+}) = \frac{0.03 \times 9.1\times10^{4}\ \mathrm{kg}}{14\ \mathrm{g\,mol^{-1}}} \times 18\ \mathrm{g\,mol^{-1}} \approx 3\times10^{3}\ \mathrm{kg};\quad m(\ce{CaSiO3}) = \frac{0.18\times9.1\times10^{7}\ \mathrm{g}}{12}\times\tfrac{1}{2}\times116 \approx 7.5\times10^{10}\ \mathrm{g}\ (1000\ \text{whales})

分析

一头鲸含 $2.7\times10^{6}$ g N（ $1.9\times10^{5}$ mol），生成 $3.4\times10^{6}$ g ≈ $3\times10^{3}$ kg $\ce{NH4+}$ 。其碳（ $1.6\times10^{4}$ kg $= 1.3\times10^{6}$ mol $\ce{CO2}$ ）可风化一半摩尔数的 $\ce{CaSiO3}$ ：每头 $7.5\times10^{7}$ g，1000头共 $7.5\times10^{10}$ g。

常见错误. 注意2:1的比例：每摩尔

\ce{CaSiO3}

消耗两摩尔

\ce{CO2}

而非一摩尔。