Question

氮是生命的基础，由于存在着氮的循环，生命世界才能像我们所见到的那样生机勃勃，充满活力．如图是自然界中氮的循环图，请分析此图并回答有关问题．

（1）大气中的氮以_____（填化学式）形式存在。图中共表示了_______种固氮的途径。

（2）由图可知，动植物体内的氮主要存在于蛋白质中，当动植物尸体发生腐败时，往往会产生一种含氮的气体，其电子式为___________。

土壤中的硝酸盐会被细菌分解。有一种脱氧硫杆菌能够利用土壤中的硫化物来分解硝酸盐，其主要化学原理如下： K₂S  +  KNO₃ +  H₂O  N₂ +  K₂SO₄ +  KOH

（3）上述反应中涉及1~18号元素的原子半径从大到小的顺序是_________________。

属于共价化合物的反应物（或生成物）的结构式是_____________。

（4）配平上述反应方程式，并标出电子转移的方向和数目_____________。

上述反应的氧化剂是_________________，被氧化的元素是____________________。

（5）上述过程的发生改变了土壤的成分，从而对农业生产产生一定的不利影响，请选择任一角度进行简要说明：___________________________________________________________________。

（6）工业合成氨的简易流程如下图，通过循环Ⅰ可利用的气态物质是_____________

a.催化剂     b.只有N₂      c.只有H₂      d.N₂和H₂

Answer

N2 3 S>N>O>H H—O—H 各物质系数5 8 4 4 5 8 转移电子数目40e KNO3 土壤中氮元素流失，肥力下降（合理即可） d

【解析】（1）大气中的氮以N2形式存在。图中共表示了3种固氮的途径，分别是闪电作用使N2被氧气氧化为NO，人工固氮及细菌的作用固氮；

（2）当动植物尸体发生腐败时，往往会产生一种含氮的气体NH3，其电子式为；

（3）上述反应中涉及1~18号元素有H、N、O、S，其中H原子半径最小，S为第三周期原子半径最大，N、O同周期，核电荷数大原子半径小，则四种元素的原子半径从大到小的顺序是S>N>O>H；反应物中的水为共价化合物，其结构式是H—O—H；

（4）在K2S + KNO3 + H2O N2 + K2SO4 + KOH中S元素化合价从-2价升高为+6价，升8价，而N元素从+5价降为0价，每生成一个N2，降低10价，根据电子守恒可知，升高与降低化合价总数相等，则8和10的最小公倍数为40，即K2S前系数为5，而KNO3前系数为8，再结合原子守恒可得此反应方程式为5K2S + 8KNO3 + 4H2O 4N2 + 5K2SO4 + 8KOH；此反应转移电子数为40，用单线桥分析转移电子数目及方向为；此反应中N元素化合价降低，则KNO3是氧化剂，S元素化合价升高，被氧化；

（5）上述过程的中KNO3被还原为N2，土壤中氮元素流失，肥力下降，另外产物为KOH，使土壤碱性化，不易作物生成；

（6）N2、H2在高温高压的条件下反应生成NH3，由图可知：流程中可循环利用的物质，故答案为d。

点睛：氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子的总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。配平的步骤：（1）标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。（2）列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。（3）求总数：求元素化合价升高数和降低数的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。（4）配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。（5）细检查：利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，逐项检查配平的方程式是否正确。