Question

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

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

(2)下列關于海洋氮循環的說法正確的是__________(填字母序號)。

a. 海洋中存在游離態的氮

b. 海洋中的氮循環起始于氮的氧化

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人工海水樣本的監測數據：

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系統的影響，需經處理后排放。圖是電解產物氧化工業廢水中氨氮(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氮元素發生反應生成化合態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氮元素發生反應生成化合態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+，陽極產生的H+比陰極消耗的H+多，所以c(H+)將增大。