Question

【題目】氮元素是生命的基礎(chǔ)，自然界中氮的循環(huán)過(guò)程如下圖所示，請(qǐng)分析此圖并回答有關(guān)問(wèn)題。

(1)大氣中的氮以________（填化學(xué)式）形式存在，圖中共表示了_______種固氮的途徑。

(2)由圖可知，動(dòng)植物體內(nèi)的氮主要存在于蛋白質(zhì)中，當(dāng)動(dòng)植物尸體發(fā)生腐敗時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一種含氮的氣體，其電子式為________。

(3)土壤中的硝酸鹽會(huì)被細(xì)菌分解。有一種脫氧硫桿菌能夠利用土壤中的硫化物來(lái)分解硝酸鹽，其主要化學(xué)原理如下：K2S+KNO3+H2ON2↑+K2SO4+KOH，配平上述反應(yīng)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目___________。上述反應(yīng)的氧化劑是_____，被氧化的元素是______。

Answer 1

【答案】N2 3 KNO3 -2價(jià)的硫

【解析】

(1)大氣中的氮以單質(zhì)形式存在，可根據(jù)圖示判斷固氮的途徑；

(2)動(dòng)植物尸體發(fā)生腐敗時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一種含氮的氣體是NH3，根據(jù)原子結(jié)構(gòu)分析判斷；

(3)根據(jù)元素化合價(jià)升高，失去電子，被氧化，作還原劑；元素化合價(jià)降低，獲得電子，被還原，作氧化劑，化合價(jià)升降總數(shù)等于反應(yīng)過(guò)程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目判斷。

(1)大氣中的氮以氮單質(zhì)N2形式存在，根據(jù)圖示可知有雷電固氮、工業(yè)固氮和植物的根瘤菌固氮三種途徑。

(2)動(dòng)植物尸體發(fā)生腐敗時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一種含氮的氣體是NH3，N原子最外層有5個(gè)電子，N原子的三個(gè)成單電子與3個(gè)H原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，從而使每個(gè)原子都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以NH3的電子式為；

(3)在反應(yīng)K2S+KNO3+H2ON2↑+K2SO4+KOH中，S元素的化合價(jià)由反應(yīng)前K2S中的-2價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后K2SO4中的+6價(jià)，化合價(jià)升高8價(jià)，失去電子被氧化，所以K2S作還原劑；N元素由反應(yīng)前KNO3中的+5價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后N2中的0價(jià)，化合價(jià)降低5，獲得電子，被還原，所以KNO3作氧化劑。由于在氧化還原反應(yīng)中，元素化合價(jià)升降總數(shù)等于反應(yīng)過(guò)程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目，化合價(jià)升降的最小公倍數(shù)是40，所以S元素化合價(jià)升高了8價(jià)，所以K2S、K2SO4系數(shù)是分別是5，N元素化合價(jià)降低了5價(jià)，所以KNO3系數(shù)是8，則N2系數(shù)是4，再根據(jù)原子守恒，可得KOH系數(shù)是8，方程式用單線(xiàn)橋法表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：，其中反應(yīng)的氧化劑是KNO3，被氧化的元素是K2S中的S元素。