氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。

（1）海洋中的氮循环起始于氮的固定，其中属于固氮作用的一步是        （填图中数字序号）。

（2）下列关于海洋氮循环的说法正确的是        （填字母序号）。

a. 海洋中存在游离态的氮

b. 海洋中的氮循环起始于氮的氧化

c. 海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与

d. 向海洋排放含NO₃^-的废水会影响海洋中NH₄⁺的含量

（3）有氧时， 在硝化细菌作用下，NH₄⁺可实现过程④的转化，将过程④的离子方程式补充完整：

_____NH₄⁺ + 5 O₂ == 2 NO₂^- + _____H⁺ +__________+__________

（4）有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响，下表为对10 L人工海水样本的监测数据：

硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是        ，在最佳反应温度时，48 h内去除氨氮反应的平均速率是        mg·L^-1·h^-1。

（5）为了避免含氮废水对海洋氮循环系统的影响，需经处理后排放。右图是间接氧化工业废水中氨氮（NH₄⁺）的示意图。

① 结合电极反应式简述间接氧化法去除氨氮的原理：        。

② 若生成H₂和N₂的物质的量之比为3:1，则处理后废水的pH将        （填“增大”、“不变”或“减小”），请简述理由：        。

答案

【答案】（共13分；除特殊标注外，每空2分）

（1）②；

（2） ad ；

（3）4NH₄⁺ + 5O₂ = 2NO₂^- + 6H⁺ + N₂O + 5H₂O；

（4）25℃；1.125；

（5）① Cl^- -2e^- = Cl₂；产生的Cl₂氧化废水中的NH₄⁺释放出N₂；

② 减小；电路中通过相同电量时，若生成n (H₂):n (N₂)=3:1，则阳极产生的H⁺比阴极消耗的H⁺多；

【解析】

试题分析：（1）氮的固定指将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，其中属于固氮作用的一步是②，故答案为：②；

（2）a、氮气在水中的溶解度较小，海洋中存在少量游离态的氮，正确；b、铵根离子中N的化合价为-3价，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；c、反硝化作用中N的化合价降低，被还原，氧气是常见的氧化剂，具有氧化性，错误；d、向海洋排放含NO₃^-的废水，经过反硝化作用，会提高海水中的氮气的含量，再经过氮的固定转化为NH₄⁺，从而提高NH₄⁺的含量，正确；故选ad；

（3）反应中N的化合价由-3价升高到+5价，O的化合价由0价降低到-2价，根据化合价升降守恒和质量守恒，可知，还应该有水生成，配平得：4NH₄⁺ + 5O₂ = 2NO₂^- + 6H⁺ + N₂O + 5H₂O，故答案为：4NH₄⁺ + 5O₂ = 2NO₂^- + 6H⁺ + N₂O + 5H₂O；

（4）根据数据，硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是25℃，在最佳反应温度时，48 h内去除氨氮反应的平均速率==1.125mg·L^-1·h^-1，故答案为：1.125；

（5）① 在对含氮废水进行电解时，阳极氯离子放电，生成氯气，氯气具有强氧化性，将废水中的NH₄⁺氧化生成氮气放出，起到降低废水中的氨氮含量的作用，故答案为：Cl^- -2e^- = Cl₂；产生的Cl₂氧化废水中的NH₄⁺释放出N₂；

② 阳极反应式为Cl^- -2e^- = Cl₂，3Cl₂+2NH₄⁺=6Cl^-+N₂+8H⁺，阴极反应式为2H⁺+2e^-=H₂，电路中通过相同电量时，若生成n (H₂):n (N₂)=3:1，则阳极产生的H⁺比阴极消耗的H⁺多，处理后废水的pH将减小，故答案为：减小；电路中通过相同电量时，若生成n (H₂):n (N₂)=3:1，则阳极产生的H⁺比阴极消耗的H⁺多。

考点：考查了工业废水处理的工艺流程、电解原理的应用、化学反应速率的计算的相关知识。