氮气是空气的主要成分，氮还是构成蛋白质的重要元素，空气中的氮气只有转变成化合物，才能成为植物生长所需的含氮养料。图4-3是生物利用自然界中氮元素的图解，据图回答下列问题：

图4-3

（1）图中（）表示生物固氮。地球上固氮量最大的微生物是__________，它生活在豆科植物的根内，利用豆科植物光合作用制造的有机物生活，而它通过生物固氮制造的氨则供给豆科植物。因此它与豆科植物这种特殊关系叫__________。

（2）图中④过程中的细菌是____________________，它属于自养生物，因为它能利用环境中_______________的能量把____________________合成有机物。

（3）上图说明组成生物体的一些基本化学元素在生物和无机环境之间是可以_________出现的，____________地流动的，这与生态系统的能量流动是不同的。生态系统的能量流动特点是：①_________________________，②________________________。

（4）写出②和③有关固氮的化学方程式。

②__________________________________________________________________。

③__________________________________________________________________。

（5）氮气在压强为101 kPa，-195.8 ℃时变为液态，因而在高科技领域中常用液氮制造低温环境，使某些材料获得超导性能。超导体的导电特性是_{_______________________}。当前对超导材料的研究已取得显著的进展，若超导应用于电力工业中，将会引起一场革命。如采用超导电缆输电，带来的好处是：①___________________，②______________________。

思路解析：本题是化学与生物、物理的综合题。考察重点是氮元素在自然界的循环，其中根瘤菌的作用、细菌在氮元素的吸收转化中的作用、生物循环及超导知识都是解决本题的基础。

答案：（1）① 根瘤菌共生

（2）硝化细菌无机物氧化 CO₂和H₂O

（3）反复循环逐级递减单向流动，不循环的

（4）②N₂+O₂2NO；2NO+O₂2NO₂；③3NO₂+H₂O2HNO₃+NO；NH₃+HNO₃NH₄NO₃

（5）电阻为零或对电流无阻碍作用无电能损耗无需高压输电

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