下图是氮在生态系统中的循环。细菌和电催化可促使含氮物质进行氧化还原反应。

1. 下图是氮在生态系统中的循环。细菌和电催化可促使含氮物质进行氧化还原反应。

(1) 写出N在周期表中的位置。 $\text{[math]}$ 中N元素的化合价为。

(2) 依据图中所示的氮循环，写出自然界中固氮的一种途径。

(3) 氮肥是水体中铵态氮的主要来源之一、实验室中检验 $\text{[math]}$ 可以用溶液，产生气体使湿润的色石蕊试纸变色。

(4) 硝化过程中，含氮物质发生(填“氧化”或“还原”)反应。

(5) 铵态氮( $\text{[math]}$ )与亚硝态氮( $\text{[math]}$ )可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，当产生 $\text{[math]}$ 氮气时，转移电子的物质的量为 $\text{[math]}$ 。

(6) 由于过度的人为干预，水体中的硝酸盐水平正在增加。硝酸盐转化为无害氮的反硝化作用，可以通过电催化法来实现，写出在中性介质中硝酸盐转化为氮气的阴极电极反应式。

【考点】

含氮物质的综合应用;

【答案】

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综合题普通

1. 某污水处理工艺中， $\text{[math]}$ 的转化途径如下图所示：

完成下列填空：

(1) 上述转化过程(选填“属于”或“不属于”)氮的固定。N原子核外能量最高的电子有个，这些电子(选填编号)

a.所处的电子亚层相同 b.自旋方向相同

c.占据的轨道相同 d.运动状态相同

(2) 从原子结构角度解释NO分子中氮元素化合价呈正价的原因。

(3) $\text{[math]}$ 中氢元素的化合价为 $\text{[math]}$ 价，写出 $\text{[math]}$ 的结构式，其所含共价键的类型为；若其分子的极性与 $\text{[math]}$ 相同，则它是(选填“极性”或“非极性”)分子。

(4) 配平离子方程式：。

_NO＋_ $\text{[math]}$ _ $\text{[math]}$ _ $\text{[math]}$ _ $\text{[math]}$

若反应所得的氧化产物比还原产物多1.5mol，则该反应转移的电子为mol。

综合题普通

2. 汽车尾气的氮氧化物是大气污染物的主要来源，研究汽车尾气处理是环境保护的重要课题。试回答下列问题：

(1) 有关汽车尾气的生成

已知：①N₂(g)+O₂(g)=2NO(g) ΔH₁=+180.50kJ•mol^-1

②2NO(g)+O₂(g)=2NO₂(g) ΔH₂=-144.14kJ•mol^-1

③2N₂O(g)⇌2N₂(g)+O₂(g) ΔH₃=-244.10kJ•mol^-1

则3NO(g)=N₂O(g)+NO₂(g) ΔH=。

(2) 用CO消除汽车尾气

在催化剂a作用下将尾气转化为无污染的气体而除去。向密闭容器中充入10molCO(g)和8molNO(g)发生反应2NO(g)+2CO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+2CO₂(g) ΔH，测得平衡时NO体积分数与温度、压强的关系如图。

①已知T₂＞T₁ ，则反应ΔH0(填“＞”、“=”或“＜”)。

②该反应达到平衡后，为了同时提高反应速率和NO的平衡转化率，可采取的措施(填字母序号)。

a.改用高效催化剂

b.恒温恒容条件下，按投料比增大反应物浓度

c.移去CO₂

d.升高温度

e.缩小反应容器的体积

③在温度为T₁、容器体积为4L的条件下，反应进行到10min时恰好在D点达到平衡。则从反应开始到平衡时，NO平均反应速率v(NO)=；若其他条件不变，升高温度，用分压表示的平衡常数K_p(填“变大”、“变小”或“不变”)。

④在X点，对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到平衡状态可能为图中点(填A～F)。

(3) 用NH₃消除汽车尾气

新型催化剂b在含有少量O₂条件下，能催化NH₃ ，和NO_x ，反应生成N₂ ，且高温下活性很强。在盛有催化剂b的管式反应容器[如图(一)]中按一定比例匀速通入NH₃、NO_x、O₂发生反应。NO_x的除去率随反应温度变化曲线如图(二)所示。

①在50℃之前，NO_x的除去率随温度升高而缓慢上升的原因是。

②当温度高于300℃时，NO_x除去率迅速下降的原因是。

综合题普通

3. 工业烟气中常含有 $\text{[math]}$ (NO、 $\text{[math]}$ )。用NaClO溶液将 $\text{[math]}$ 氧化为 $\text{[math]}$ ，实现烟气中 $\text{[math]}$ 的脱除。

(1) $\text{[math]}$ 在大气中会形成酸雨。形成酸雨的过程中，NO表现性。

(2) 向NaClO溶液中加入硫酸，研究初始pH对 $\text{[math]}$ 脱除率的影响，结果如下。

已知： $\text{[math]}$

①不用盐酸调节NaClO溶液初始pH的原因是。

②将pH=3.5时NaClO溶液脱除NO的离子方程式补充完整：。

□NO+□ +□ $\text{[math]}$ □ $\text{[math]}$ □ $\text{[math]}$ □

③pH<5.5时，分析 $\text{[math]}$ 脱除率随溶液初始pH升高而增大的可能原因：。

(3) 用 $\text{[math]}$ 分别将脱除前后的 $\text{[math]}$ 全部转化为 $\text{[math]}$ ，并用库仑仪测定 $\text{[math]}$ 的量，可计算 $\text{[math]}$ 脱除率。库仑仪工作的原理和装置如下：

检测前，电解质溶液中的 $\text{[math]}$ 保持定值时，电解池不工作。 $\text{[math]}$ 进入电解池后与 $\text{[math]}$ 反应，库仑仪便立即自动进行电解到 $\text{[math]}$ 又回到原定值，测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求出 $\text{[math]}$ 的物质的量。

① $\text{[math]}$ 在电解池中被 $\text{[math]}$ 还原为NO的离子方程式为。

②将脱除前、后等体积的烟气分别用上述装置进行测定，电解时转移电子的物质的量分别为amol、bmol。 $\text{[math]}$ 脱除率是。

③测量结束后，电解池中还检测到少量 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，这将导致 $\text{[math]}$ 测定结果(填“偏高”或“偏低”)，需进行校正。

综合题普通

	气体	溶液
A．	H₂S	稀盐酸
B．	HCl	稀氨水
C．	NO	稀H₂SO₄
D．	CO₂	饱和NaHCO₃溶液