Question

【题目】图1所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动加剧了氮循环中的物质转化。

（1）结合上图判断下列说法正确的是________（填字母序号）。

A. 固氮过程中，N2只做氧化剂

B. 在硝化细菌作用下发生的硝化过程需要有氧化剂参与

C. 反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响

D. 同化、氨化过程中，氮元素均从无机物转移至有机物

（2）硝化过程中，NH3转化成HNO2的反应的化学方程式为_______。

（3）反硝化过程中，CH3OH可作为反应的还原剂，请将该反应的离子方程式补充完整：5CH3OH + 6NO3- N2↑ + 4HCO3- +□______+□

（4）利用下表数据进行估算，写出工业合成氨反应的热化学方程式：_______。

共价键	N≡N	H—H	N—H
断开1mol共价键所需能量（kJ）	946	436	391

（5）电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高，有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图2和图3所示。

①图2中，a电极上通入的X为_______。

②图3中，d电极上的电极反应式为_______。

③若图2和图3装置的通电时间相同、电流强度相等，电解效率分别为80%和60%，则两种装置中产生氨气的物质的量之比为_______。

Answer 1

【答案】 BC 2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O 5CH3OH + 6NO3- 3N2↑ + 4HCO3- + CO32- + 8H2O N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92 kJ·mol-1 H2 N2 + 3H2O + 6e- 2NH3 + 3O2- 4∶3

【解析】(1)A. 根据图示，固氮过程中，N2可以转化为氨气，也可以转化为NO3-，氮气既可以做氧化剂，也可以做还原剂，故A错误；B. 在硝化细菌作用下，氨气发生硝化反应生成NO3-，氨气被氧化，需要有氧化剂参与，故B正确；C. 固氮过程中，N2可以转化为氨气，也可以转化为NO3-，反硝化过程中又将NO3-转化为氮气，有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响，故B正确；D. 氨化过程中，将无机物氨气转化为蛋白质等有机物，故D错误；故选BC；

(2)硝化过程中，NH3转化成HNO2的反应的化学方程式为2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O，故答案为：2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O；

(3)反硝化过程中，CH3OH可作为反应的还原剂，反应的离子方程式为5CH3OH + 6NO3- 3N2↑ + 4HCO3- + CO32- + 8H2O，故答案为：5CH3OH + 6NO3- 3N2↑ + 4HCO3- + CO32- + 8H2O；

(4)工业合成氨反应的化学方程式为N2+ 3H2 2NH3，△H=反应物总键能-生成物总键能=946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1= -92 kJ·mol-1，故答案为：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92 kJ·mol-1；

(5)①根据图示，a为阳极，氢气失去电子生成氢离子，故答案为：氢气；

②图3中，d电极为阴极，氮气和水得到电子生成氨气和O2-，电极反应式为N2 + 3H2O + 6e- = 2NH3 + 3O2-，故答案为：N2 + 3H2O + 6e- = 2NH3 + 3O2-；

③若图2和图3装置的通电时间相同、电流强度相等，电解效率分别为80%和，图2中阳极H2—2e-=2H+，图3中阴极N2 + 3H2O + 6e- = 2NH3 + 3O2-，生成1mol氨气，转移3mol电子，则转移相同的电子，生成的氨气的物质的量之比80%：60%=4:3，故答案为：4:3。