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(chǔ)和關(guān)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(guān)于海洋氮循環(huán)的說法正確的是__________（填字母序號）。

a.海洋中存在游離態(tài)的氮

b.海洋中的氮循環(huán)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(xiàn)過程④的轉(zhuǎn)化，將過程④的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(jù)：

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(yīng)溫度是_____________，在最佳反應(yīng)溫度時，48 h內(nèi)去除氨氮反應(yīng)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(jīng)處理后排放。右圖是間接氧化工業(yè)廢水中氨氮（NH4+）的示意圖。

① 結(jié)合電極反應(yīng)式簡述間接氧化法去除氨氮的原理：_______________。

② 若生成H2和N2的物質(zhì)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】② ad 4 6 N2O 5H2O 25℃ 1.125 陽極反應(yīng)為2Cl--2e-= Cl2↑；產(chǎn)生的Cl2氧化廢水中的NH4+釋放出N2 減小 電路中通過相同電量時，若生成n (H2):n (N2)=3:1，則陽極產(chǎn)生的H+比陰極消耗的H+多

【解析】

（1）氮的固定指將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程，其中屬于固氮作用的一步是②，故答案為②；

（2）a.雖然氮氣在水中的溶解度很小，根據(jù)圖示海洋中存在少量游離態(tài)的氮，a正確；

b.銨根離子中N的化合價為-3價，海洋中的氮循環(huán)起始于氮的還原，b錯誤；

c.反硝化作用中N元素的化合價降低，被還原，氧氣是常見的氧化劑，具有氧化性，c錯誤；

d.向海洋排放含NO3-的廢水，經(jīng)過反硝化作用，會提高海水中的氮氣的含量，再經(jīng)過氮的固定轉(zhuǎn)化為NH4+，從而提高NH4+的含量，d正確；

故答案選ad；

（3）根據(jù)圖示過程④中NH4+被氧化成NO2-和N2O，反應(yīng)中5molO2反應(yīng)得到20mol電子，生成2molNO2-失去12mol電子，則生成N2O失去20mol-12mol=8mol電子，故生成的N2O物質(zhì)的量為1mol，結(jié)合原子守恒、電荷守恒，配平得：4NH4++ 5O2=2NO2-+ 6H++ N2O + 5H2O，故答案為4NH4++ 5O2= 2NO2-+ 6H++ N2O + 5H2O；

（4）根據(jù)數(shù)據(jù)，硝化細菌去除氨氮的最佳反應(yīng)溫度是25℃，在最佳反應(yīng)溫度時，48 h內(nèi)去除氨氮反應(yīng)的平均速率==1.125mg·L-1·h-1，故答案為1.125；

（5）① 在對含氮廢水進行電解時，陽極氯離子放電，生成氯氣，氯氣具有強氧化性，將廢水中的NH4+氧化生成氮氣放出，起到降低廢水中的氨氮含量的作用，故答案為陽極反應(yīng)為2Cl--2e-= Cl2↑；產(chǎn)生的Cl2氧化廢水中的NH4+釋放出N2；

② 陽極反應(yīng)式為2Cl--2e-= Cl2↑，3Cl2+2NH4+=6Cl-+N2+8H+，陰極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，電路中通過相同電量時，若生成n (H2)：n (N2)=3：1，則陽極產(chǎn)生的H+比陰極消耗的H+多，處理后廢水的pH將減小，故答案為減��；電路中通過相同電量時，若生成n (H2)：n (N2)=3:1，則陽極產(chǎn)生的H+比陰極消耗的H+多。