Нужно согласовать в падеже: в Республике Карелии.
Правильно со строчной.
Это сочетание как географический термин должно писаться с большой буквы: Северная Калифорния.
См. ответ на вопрос № 265817.
Республика пишется с прописной только в официальных названиях государств. В значении 'форма правления' верно написание со строчной: провозгласить республику, движение за республику. Впрочем, в контекстах, где слову республика придается особый высокий смысл (например, в лозунге Да здравствует республика!), возможно и написание с прописной.
Противоречие в словарных рекомендациях. Вы правы насчет рекомендаций, которые даны в справочнике Розенталя (допускается склонение только названий на -ия, ея), но вот в «Словаре географических названий» А. В. Суперанской говорится, что в сочетании со словом республика названия республик женского рода обычно склоняются (независимо от окончания): в Республике Колумбии, из Республики Кубы.
Ответы на вопросы № 265817 и 277053 исправлены, чтобы не было противоречия в наших ответах.