Question

【題目】氮元素在海洋中的循環(huán)，是整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環(huán)過程可用下圖表示。

(1)海洋中的氮循環(huán)起始于氮的固定，其中屬于固氮作用的一步是_________(填圖中數(shù)字序號)。

(2)下列關于海洋氮循環(huán)的說法正確的是__________(填字母序號)。

a. 海洋中存在游離態(tài)的氮

b. 海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化

c. 海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與

d. 向海洋排放含NO3-的廢水會影響海洋中NH4+的含量

(3)有氧時，在硝化細菌作用下，NH4+可實現(xiàn)過程④的轉化，將過程④的離子方程式補充完整：_____NH4+ + 5 O2==2 NO2- + ___ H+ + ______+ _______

(4)有人研究了溫度對海洋硝化細菌去除氨氮效果的影響，下表為對10 L人工海水樣本的監(jiān)測數(shù)據(jù)：

溫度/℃	樣本氨氮含量/mg[	處理24 h[]	處理48 h
		氨氮含量/mg	氨氮含量/mg
20	1008	838	788
25	1008	757	468
30	1008	798	600
40	1008	977	910

硝化細菌去除氨氮的最佳反應溫度是______，在最佳反應溫度時，48 h內(nèi)去除氨氮反應的平均速率是______________mg·L-1·h-1。

(5)為了避免含氮廢水對海洋氮循環(huán)系統(tǒng)的影響，需經(jīng)處理后排放。圖是電解產(chǎn)物氧化工業(yè)廢水中氨氮(NH4+)的示意圖。

①陽極的電極反應式：____________________；

②寫出電解產(chǎn)物氧化去除氨氮的離子方程式：____________；

③若生成H2和N2的物質的量之比為3:1，則處理后廢水的c(H+)將________(填“增大”、“不變”或“減小”)。

Answer 1

【答案】② ad 4 6 N2O 5H2O 25℃ 1.125 2Cl- -2e- = Cl2↑ 2NH4++3Cl2=N2+6Cl-+8H+ 增大

【解析】

（1）氮的固定作用是指游離態(tài)氮元素發(fā)生反應生成化合態(tài)氮元素的過程為固氮作用；

（2）結合轉化關系圖可知；

（3）由得失電子守恒、原子守恒、電荷守恒可寫出正確的化學方程式；

（4）硝化細菌去除氨氮的最佳反應溫度是處理24h和處理48h后氨氮含量最少。由單位mg·L-1·h-1列式計算可得；

（5）①和電源正極相連的為陽極，氯離子在陽極失電子生成氯氣；

②氯氣具有強氧化性酸性溶液中能氧化銨根離子為氮氣除去；

③電子守恒得到6H+～3H2～6e-～N2～3Cl2～6e-～8H+，陽極產(chǎn)生的H+比陰極消耗的H+多，所以c(H+)將增大。

（1）氮的固定作用是指游離態(tài)氮元素發(fā)生反應生成化合態(tài)氮元素的過程為固氮作用，即單質變化為化合物，分析轉化關系圖可知只有反應②是氮氣轉化為銨根離子是固氮作用；
（2）a．氮氣在水中的溶解度較小，海洋中存在少量游離態(tài)的氮，故a正確；
b．轉化關系圖可知，銨根離子中N的化合價為-3價，海洋中的氮循環(huán)起始于氮的還原，故b錯誤；
c．反硝化作用是指將硝酸鹽轉變成氮氣的過程．硝化作用是指氨在微生物作用下氧化為硝酸的過程．硝化細菌將氨氧化為硝酸的過程。反硝化作用：反硝化細菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的過程，不一定有氧參加，故c錯誤；
d．轉化關系圖中硝酸根離子增多，反硝化作用增強，向海洋排放含NO3-的廢水會影響海洋中NH4+的含量，故d正確；
答案選ad；
（3）有氧時，在硝化細菌作用下，NH4+可實現(xiàn)過程④的轉化，生成N2O、NO2-、H+和水，氮元素化合價-3價變化為+1價和+3價，氧元素化合價0價變化為-2價，電子轉移總數(shù)20e-，所以配平得到離子方程式為：4NH4++5O2═2NO2-+6H++N2O+5H2O；
（4）硝化細菌去除氨氮的最佳反應溫度是處理24h和處理48h后氨氮含量最少的溫度是25°C，處理效果好，在最佳反應溫度時，48h內(nèi)去除氨氮反應的平均速率==1.125mg/（Lh）；
（5）①裝置圖分析可知和電源正極相連的為陽極，溶液中氯離子在陽極失電子生成氯氣，電極反應為：2Cl--2e-=Cl2↑；

②氯氣具有強氧化性酸性溶液中能氧化銨根離子為氮氣除去，離子方程式為：2NH4++3Cl2=N2+6Cl-+8H+；

③電解池中陽極電極反應是：2Cl--2e-=Cl2↑， 3Cl2+2NH4+=N2+8H++6Cl-，陰極電極反應為：2H++2e-=H2↑，若生成n（H2）：n（N2）=3：1，電子守恒得到6H+～3H2～6e-～N2～3Cl2～6e-～8H+，陽極產(chǎn)生的H+比陰極消耗的H+多，所以c(H+)將增大。