Question

【题目】氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。

(1)海洋中的氮循环起始于氮的固定，其中属于固氮作用的一步是_________(填图中数字序号)。

(2)下列关于海洋氮循环的说法正确的是__________(填字母序号)。

a. 海洋中存在游离态的氮

b. 海洋中的氮循环起始于氮的氧化

c. 海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与

d. 向海洋排放含NO3-的废水会影响海洋中NH4+的含量

(3)有氧时，在硝化细菌作用下，NH4+可实现过程④的转化，将过程④的离子方程式补充完整：_____NH4+ + 5 O2==2 NO2- + ___ H+ + ______+ _______

(4)有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响，下表为对10 L人工海水样本的监测数据：

温度/℃	样本氨氮含量/mg[	处理24 h[]	处理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

硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是______，在最佳反应温度时，48 h内去除氨氮反应的平均速率是______________mg·L-1·h-1。

(5)为了避免含氮废水对海洋氮循环系统的影响，需经处理后排放。图是电解产物氧化工业废水中氨氮(NH4+)的示意图。

①阳极的电极反应式：____________________；

②写出电解产物氧化去除氨氮的离子方程式：____________；

③若生成H2和N2的物质的量之比为3:1，则处理后废水的c(H+)将________(填“增大”、“不变”或“减小”)。

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离态氮元素发生反应生成化合态氮元素的过程为固氮作用；

（2）结合转化关系图可知；

（3）由得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒可写出正确的化学方程式；

（4）硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是处理24h和处理48h后氨氮含量最少。由单位mg·L-1·h-1列式计算可得；

（5）①和电源正极相连的为阳极，氯离子在阳极失电子生成氯气；

②氯气具有强氧化性酸性溶液中能氧化铵根离子为氮气除去；

③电子守恒得到6H+～3H2～6e-～N2～3Cl2～6e-～8H+，阳极产生的H+比阴极消耗的H+多，所以c(H+)将增大。

（1）氮的固定作用是指游离态氮元素发生反应生成化合态氮元素的过程为固氮作用，即单质变化为化合物，分析转化关系图可知只有反应②是氮气转化为铵根离子是固氮作用；
（2）a．氮气在水中的溶解度较小，海洋中存在少量游离态的氮，故a正确；
b．转化关系图可知，铵根离子中N的化合价为-3价，海洋中的氮循环起始于氮的还原，故b错误；
c．反硝化作用是指将硝酸盐转变成氮气的过程．硝化作用是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程．硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。反硝化作用：反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程，不一定有氧参加，故c错误；
d．转化关系图中硝酸根离子增多，反硝化作用增强，向海洋排放含NO3-的废水会影响海洋中NH4+的含量，故d正确；
答案选ad；
（3）有氧时，在硝化细菌作用下，NH4+可实现过程④的转化，生成N2O、NO2-、H+和水，氮元素化合价-3价变化为+1价和+3价，氧元素化合价0价变化为-2价，电子转移总数20e-，所以配平得到离子方程式为：4NH4++5O2═2NO2-+6H++N2O+5H2O；
（4）硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是处理24h和处理48h后氨氮含量最少的温度是25°C，处理效果好，在最佳反应温度时，48h内去除氨氮反应的平均速率==1.125mg/（Lh）；
（5）①装置图分析可知和电源正极相连的为阳极，溶液中氯离子在阳极失电子生成氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；

②氯气具有强氧化性酸性溶液中能氧化铵根离子为氮气除去，离子方程式为：2NH4++3Cl2=N2+6Cl-+8H+；

③电解池中阳极电极反应是：2Cl--2e-=Cl2↑， 3Cl2+2NH4+=N2+8H++6Cl-，阴极电极反应为：2H++2e-=H2↑，若生成n（H2）：n（N2）=3：1，电子守恒得到6H+～3H2～6e-～N2～3Cl2～6e-～8H+，阳极产生的H+比阴极消耗的H+多，所以c(H+)将增大。