题目内容

17．废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在．生物处理的方法是先将大多数有机态氮转化为氨态氮，然后通过进一步转化成N2而消除污染．
生物除氮工艺有以下几种方法：
【方法一】在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将废水中氨态氮转化为中间过渡形态的硝酸态氮和亚硝酸态氮；然后在缺氧条件下，利用反硝化菌，硝酸态氮和亚硝酸态氮被水中的有机物还原为氮气，见图中之①．反应过程为如下（注：有机物以甲醇表示；当废水中有机物不足时，需另外投加有机碳源）．
2NH4++3O2═2HNO2+2H2O+2H+            2HNO2+O2═2HNO3
6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O       6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-
【方法二】与方法一相比，差异仅为硝化过程的中间过渡形态只有亚硝酸态氮．见图中

请回答以下问题：
（1）NH4+的空间构型为正四面体．大气中的氮氧化物的危害有破坏臭氧层和光化学污染、形成酸雨等．
（2）方法一中氨态氮元素1g转化为硝酸态氮时需氧的质量为4.57g．
（3）从原料消耗的角度说明方法二比方法一有优势的原因：节省氨态氮氧化到硝酸态氮所需消耗的氧，还可节省还原硝酸态氮到氮气的有机碳源．
（4）自然界中也存在反硝化作用，使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利，农业上通过松土作业，以防止反硝化作用．其原因是增加与氧气的接触，防止反硝化作用．
（5）荷兰Delft大学Kluyver生物技术实验室试验确认了一种新途径．在厌氧条件下，以亚硝酸盐作为氧化剂，在自养菌作用下将氨态氮（氨态氮以NH4+表示）氧化为氮气（见图中过程③）．其反应离子方程式为NH4++NO2-$\frac{\underline{\;自养菌\;}}{\;}$N2↑+2H2O．

分析 （1）依据铵根离子结构分析判断；
（2）根据化学方程式进行计算；
（3）对比方法一、二，发现方法一中将亚硝酸氧化到硝酸态，再用甲醇还原生成亚硝酸态的步骤；
（4）题中明确反硝化就是硝酸盐还原成氮气，故防止反硝化就是防止还原的发生，提供氧化剂即可；
（5）根据题干信息可知：反应物是NO2-和NH4+，有N2生成，反应中只有氮元素发生变价，结合质量守恒定律可知：生成物还有H2O，然后进行配平即可，注意反应条件．

解答 解：（1）铵根离子是氨气结合氢离子形成的阳离子，氮原子和氢原子形成四个共价键，结构为正四面体，大气中的氮氧化物的危害有形成光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层等危害，
故答案为：正四面体；破坏臭氧层、光化学污染、形成酸雨等；
（2）由2NH4++3O2═2HNO2+2H2O+2H+和2HNO2+O2═2HNO3得
2NH4++4O2═2HNO3+2H2O+2H+
36    128
1g    4.57g
故氨态氮元素1g转化为硝酸态氮（硝酸态氮以HNO3表示）时需氧气的质量为4.57g；
故答案为：4.57；
（3）在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将废水中氨态氮转化为中间过渡形态的硝酸态氮和亚硝酸态氮；然后在缺氧条件下，利用反硝化菌，硝酸态氮和亚硝酸态氮被水中的有机物还原为氮气，与方法一相比方法二，差异仅为硝化过程的中间过渡形态只有亚硝酸态氮，从原料消耗的角度说明方法二比方法一有优势的原因是节省氨态氮氧化到硝酸态氮所需消耗的氧，还可节省还原硝酸态氮到氮气的有机碳源，
故答案为：节省氨态氮氧化到硝酸态氮所需消耗的氧，还可节省还原硝酸态氮到氮气的有机碳源；
（4）自然界中也存在反硝化作用，使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利，农业上通过松土作业，以防止反硝化作用，增加与氧气的接触，
故答案为：增加与氧气的接触，防止反硝化作用；
（5）反应物是NO2-和NH4+，生成物还有H2O，N2，电荷守恒和原子守恒写出反应的化学方程式为：：NH4++NO2-$\frac{\underline{\;自养菌\;}}{\;}$N2↑+2H2O，
故答案为：NH4++NO2-$\frac{\underline{\;自养菌\;}}{\;}$N2↑+2H2O．

点评 本题考查了氮及其化合物性质、元素守恒的计算、过程分析判断比较等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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7．（1）根据分子中所含官能团可预测有机化合物的性质．
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（2）甲苯（）是一种重要的有机化工原料．
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②甲苯苯环上的一溴代物有3种，请写出其中一种的结构简式或或．
③除去苯中混有的少量甲苯，可选用的试剂是高锰酸钾溶液．
8．等电子体具有结构相似的特征．下列各对粒子中，空间结构相似的是（　　）
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5．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述正确的是（　　）
A．25℃时，1L pH=13的Ba（OH）2溶液中含有OH-的数目为0.2NA
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12．分子式为C5H10O2的有机物X，在酸性条件能够发生水解反应生成相对分子质量相等的两种有机物，符合条件的有机物X有（　　）
A．2种B．4种C．9种D．13种
2．为了改善空气质量，下列措施不合理的是（　　）
A．倡导绿色化学理念，努力实现“原子经济”
B．控制城市机动车保有量，实行机动车限号行驶
C．淘汰落后产能，将污染严重的企业从城市迁往农村
D．减少化石能源的使用，大力发展太阳能、风能等新能源
9．下表列出了①～⑨九种元素在周期表中的位置．
       族
周期		ⅠA0
1①ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA
2②③④⑤
3⑥⑦⑧⑨
请按要求回答下列问题：
（1）①～⑨九种元素中非金属性最强的是F（填元素符号）．
（2）元素⑧的原子结构示意图是．
（3）元素②、⑧的气态氢化物的稳定性较强的是CH4（填化学式）；元素⑥、⑦的最高价氧化物对应的水化物的碱性较强的是NaOH（填化学式）．
（4）②、③、⑧三种元素的原子半径由大到小的顺序是Si＞C＞N（填元素符号）．
（5）元素⑤、⑥组成的化合物的化学键类型是离子键．
（6）元素⑥的最高价氧化物对应的水化物与元素⑨的氢化物溶于水形成的溶液反应的离子方程式是H++OH-=H2O．
6．已知室温时，0.1mol/L某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，回答下列问题：
（1）该溶液中c（H+）=10-4 mol/L．由水电离出的c（H+）=10-10 mol/L．
（2）已知MgA2是难溶电解质，则其溶解平衡时的Ksp（MgA2）=c（Mg2+）c2（A-）；
（3）pH=3的盐酸和pH=3的HA溶液各稀释至其体积的100倍，稀释后盐酸的pH大于（填“大于”、“小于”或“等于”）HA溶液的pH；
（4）NaA的水溶液显碱性，原因是A-+H2O?HA+OH-（用离子方程式表示）．
（5）欲测定某NaOH溶液的物质的量浓度，可用0.1000mol•L-1HA标准溶液进行中和滴定（用酚酞作指示剂）．滴定时，盛装标准HA的仪器名称为酸式滴定管；滴定至终点的颜色变化为溶液由红色变成无色，且半分钟内不褪色．下列哪些操作会使测定结果偏高AC（填序号）．
A．锥形瓶用蒸馏水洗净后再用待测液润洗
B．酸式滴定管用蒸馏水洗净后再用标准液润洗
C．滴定前酸式滴定管尖端气泡未排除，滴定后气泡消失
D．滴定前读数正确，滴定后俯视滴定管读数．
7．下列物质分类正确的是（　　）
A．SO2、SiO2、CO均为酸性氧化物B．多肽、油脂、淀粉均为酯类
C．烧碱、冰醋酸、四氯化碳均为电解质D．福尔马林、漂粉精、氨水均为混合物

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