Question

【題目】氮元素在海洋中的循環(huán)，是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。海洋中無機(jī)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(hào))。

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

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(huì)影響海洋中NH4+的含量

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

(4)有人研究了溫度對(duì)海洋硝化細(xì)菌去除氨氮效果的影響，下表為對(duì)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(xì)菌去除氨氮的最佳反應(yīng)溫度是______，在最佳反應(yīng)溫度時(shí)，48 h內(nèi)去除氨氮反應(yīng)的平均速率是______________mg·L-1·h-1。

(5)為了避免含氮廢水對(duì)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(yīng)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(zhì)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(yīng)生成化合態(tài)氮元素的過程為固氮作用；

（2）結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)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(xué)方程式；

（4）硝化細(xì)菌去除氨氮的最佳反應(yīng)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(jì)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(qiáng)氧化性酸性溶液中能氧化銨根離子為氮?dú)獬�去�?/span>

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(yīng)生成化合態(tài)氮元素的過程為固氮作用，即單質(zhì)變化為化合物，分析轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知只有反應(yīng)②是氮?dú)廪D(zhuǎn)化為銨根離子是固氮作用；
（2）a．氮?dú)庠谒�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(zhuǎn)化關(guān)系圖可知，銨根離子中N的化合價(jià)為-3價(jià)，海洋中的氮循環(huán)起始于氮的還原，故b錯(cuò)誤；
c．反硝化作用是指將硝酸鹽轉(zhuǎn)變成氮?dú)獾倪^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(xì)菌將氨氧化為硝酸的過程。反硝化作用：反硝化細(xì)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(cuò)誤；
d．轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中硝酸根離子增多，反硝化作用增強(qiáng)，向海洋排放含NO3-的廢水會(huì)影響海洋中NH4+的含量，故d正確；
答案選ad；
（3）有氧時(shí)，在硝化細(xì)菌作用下，NH4+可實(shí)現(xiàn)過程④的轉(zhuǎn)化，生成N2O、NO2-、H+和水，氮元素化合價(jià)-3價(jià)變化為+1價(jià)和+3價(jià)，氧元素化合價(jià)0價(jià)變化為-2價(jià)，電子轉(zhuǎn)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(xì)菌去除氨氮的最佳反應(yīng)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(yīng)溫度時(shí)，48h內(nèi)去除氨氮反應(yīng)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(yīng)為：2Cl--2e-=Cl2↑；

②氯氣具有強(qiáng)氧化性酸性溶液中能氧化銨根離子為氮?dú)獬�去，離子方程式為：2NH4++3Cl2=N2+6Cl-+8H+；

③電解池中陽極電極反應(yīng)是：2Cl--2e-=Cl2↑， 3Cl2+2NH4+=N2+8H++6Cl-，陰極電極反應(yīng)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。