Question

【題目】氮元素在海洋中的循環(huán)，是整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環(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）。

（2）下列關于海洋氮循環(huán)的說法正確的是 （填字母序號）。

a. 海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化

b. 海洋中存在游離態(tài)的氮

c. 向海洋排放含NO3-的廢水會影響海洋中NH4+的含量

d. 海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與

（3）有氧時，在硝化細菌作用下，NH4+可實現(xiàn)過程④的轉化，將離子方程式補充完整：

NH4++5O2 2NO2-+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(jiān)測數(shù)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(huán)系統(tǒng)的影響，需經處理后排放。如圖是間接氧化工業(yè)廢水中氨氮（NH4+）的示意圖。

結合電極反應式簡述間接氧化法去除氨氮的原理： 。

若生成H2和N2的物質的量之比為3:1，則處理后廢水的pH將 （填“增大”、“不變”或“減小”），請簡述理由： 。

Answer 1

【答案】（1）②(1分)（2）bc

（3）4NH4++5O2＝2NO2-+6H++N2O+5H2O

（4）25℃(2分)1.125(2分)

（5）①陽極反應 Cl--2e-=Cl2(1分)產生的Cl2氧化廢水中的NH4+釋放出N2(1分)②減小，理由：電路中通過相同電量時(1分)，若生成n(H2):n(N2)=3:1，則陽極產生的H+比陰極消耗的H+多。(1分)

【解析】

試題分析：（1）氮的固定作用是指游離態(tài)氮元素發(fā)生反應生成化合態(tài)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是氮氣保護為銨根離子是固氮作用；

（2）a．海洋中不存在游離態(tài)的氮，氮元素是以化合態(tài)存在，主要是硝酸根離子，a錯誤；b．轉化關系圖可知海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化，大氣氧化生成氧化物，反應得到銨根離子最后通過硝化作用得到硝酸根離子，b正確；c．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，c正確；d．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(tài)氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的過程，不一定有氧參加，d錯誤；答案選bc；

（3）有氧時，在硝化細菌作用下，NH4+可實現(xiàn)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(shù)20e-，所以銨根離子前為4，氧氣前為5，NO2-前為2，N2O前為1，結合電荷守恒得到氫離子前為6，水分子式前為5，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＝（1008mg468mg）/(10L×48h)＝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：Cl- -2e- = Cl2，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；

②電解池中陽極電極反應是：Cl- -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，因此pH減小。