Question

【題目】圖1所示的氮循環是生態系統物質循環的重要組成部分，人類活動加劇了氮循環中的物質轉化。

（1）結合上圖判斷下列說法正確的是________（填字母序號）。

A. 固氮過程中，N2只做氧化劑

B. 在硝化細菌作用下發生的硝化過程需要有氧化劑參與

C. 反硝化過程有助于彌補人工固氮對氮循環造成的影響

D. 同化、氨化過程中，氮元素均從無機物轉移至有機物

（2）硝化過程中，NH3轉化成HNO2的反應的化學方程式為_______。

（3）反硝化過程中，CH3OH可作為反應的還原劑，請將該反應的離子方程式補充完整：5CH3OH + 6NO3- N2↑ + 4HCO3- +□______+□

（4）利用下表數據進行估算，寫出工業合成氨反應的熱化學方程式：_______。

共價鍵	N≡N	H—H	N—H
斷開1mol共價鍵所需能量（kJ）	946	436	391

（5）電解法合成氨因其原料轉化率大幅度提高，有望代替傳統的工業合成氨工藝。電解法合成氨的兩種原理及裝置如圖2和圖3所示。

①圖2中，a電極上通入的X為_______。

②圖3中，d電極上的電極反應式為_______。

③若圖2和圖3裝置的通電時間相同、電流強度相等，電解效率分別為80%和60%，則兩種裝置中產生氨氣的物質的量之比為_______。

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. 根據圖示，固氮過程中，N2可以轉化為氨氣，也可以轉化為NO3-，氮氣既可以做氧化劑，也可以做還原劑，故A錯誤；B. 在硝化細菌作用下，氨氣發生硝化反應生成NO3-，氨氣被氧化，需要有氧化劑參與，故B正確；C. 固氮過程中，N2可以轉化為氨氣，也可以轉化為NO3-，反硝化過程中又將NO3-轉化為氮氣，有助于彌補人工固氮對氮循環造成的影響，故B正確；D. 氨化過程中，將無機物氨氣轉化為蛋白質等有機物，故D錯誤；故選BC；

(2)硝化過程中，NH3轉化成HNO2的反應的化學方程式為2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O，故答案為：2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O；

(3)反硝化過程中，CH3OH可作為反應的還原劑，反應的離子方程式為5CH3OH + 6NO3- 3N2↑ + 4HCO3- + CO32- + 8H2O，故答案為：5CH3OH + 6NO3- 3N2↑ + 4HCO3- + CO32- + 8H2O；

(4)工業合成氨反應的化學方程式為N2+ 3H2 2NH3，△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能=946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1= -92 kJ·mol-1，故答案為：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92 kJ·mol-1；

(5)①根據圖示，a為陽極，氫氣失去電子生成氫離子，故答案為：氫氣；

②圖3中，d電極為陰極，氮氣和水得到電子生成氨氣和O2-，電極反應式為N2 + 3H2O + 6e- = 2NH3 + 3O2-，故答案為：N2 + 3H2O + 6e- = 2NH3 + 3O2-；

③若圖2和圖3裝置的通電時間相同、電流強度相等，電解效率分別為80%和，圖2中陽極H2—2e-=2H+，圖3中陰極N2 + 3H2O + 6e- = 2NH3 + 3O2-，生成1mol氨氣，轉移3mol電子，則轉移相同的電子，生成的氨氣的物質的量之比80%：60%=4:3，故答案為：4:3。