Question

13．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1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②（填圖中數字序號）．
（2）下列關于海洋氮循環(huán)的說法正確的是ad（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⁺可實現過程④的轉化，將過程④的離子方程式補充完整：
NH₄⁺+5  O₂═2  NO₂^-+H⁺+N₂O+5H₂O
（4）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．圖2是間接氧化工業(yè)廢水中氨氮（NH₄⁺）的示意圖．
若生成H₂和N₂的物質的量之比為3：1，則處理后廢水的pH 將減小（填“增大”、“不變”或“減小”）．

Answer 1

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；
（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；
b．轉化關系圖可知海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化；
c．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；
d．轉化關系圖中硝酸根離子增多，反硝化作用增強；
（3）有氧時，在硝化細菌作用下，NH₄⁺可實現過程④的轉化，生成N₂O、NO₂^-、H⁺和水，結合電荷守恒和原子守恒配平書寫離子方程式得到；
（4）結合電解池中的電極反應和生成H₂和N₂的物質的量之比為3：1，依據電極反應中電子守恒計算溶液中氫離子濃度減小和氫離子濃度增加，判斷溶液PH變化．

解答 解：（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，
故答案為：②；
（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，故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，故b正確；
c．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，故c錯誤；
d．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，故d正確；
故答案為：ad；
（3）有氧時，在硝化細菌作用下，NH₄⁺可實現過程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，
故答案為：6，N₂O，5H₂O；
（4）電解池中陽極溶液中氯離子在陽極失電子生成氯氣，電極反應是：2Cl^--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，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，溶液 PH減小，
故答案為：減�。�

點評 本題考查了含氮元素的物質的綜合應用，氧化還原反應原理和電解池原理的分析，注意轉化圖中的信息應用，題目難度中等．