Question

【題目】氨對人類的生產(chǎn)生活具有重要影響。

(1)氨的制備與利用。

① 工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式是________。

② 氨催化氧化生成一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。

(1)氨的定量檢測。

水體中氨氣和銨根離子(統(tǒng)稱氨氮)總量的檢測備受關(guān)注。利用氨氣傳感器檢測水體中氨氮含量的示意圖：

① 利用平衡原理分析含氨氮水樣中加入NaOH溶液的作用：________。

② 若利用氨氣傳感器將1 L水樣中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為N2時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6×10-4 mol·L-1，則水樣中氨氮(以氨氣計)含量為________mg·L-1。

(3)氨的轉(zhuǎn)化與去除。

微生物燃料電池(MFC)是一種現(xiàn)代化氨氮去除技術(shù)。下圖為MFC碳氮聯(lián)合同時去除的氮轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理示意圖。

① 已知A、B兩極生成CO2和N2的物質(zhì)的量之比為5 : 2，寫出A極的電極反應(yīng)式：________。

② 用化學(xué)用語簡述NH4+去除的原理：________。

Answer 1

【答案】-1 c(NaClO)增大,水解平衡正向移動,使c(HClO)增大,NH3被氧化為N2速度加快。 ClO- + H2O HClO + OH- pH較大時,c(OH-)較大,抑制NaClO水解,c(HClO)較小致氧化能力弱,去除率降低。 pH較小時,c(H+)較大,促進NaClO水解,c(HClO)太高致HClO易分解,去除率降低。負極 Cl-- 2e- + H2O = H+ + HClO

【解析】

試題本題考查工業(yè)上合成氨和氨催化氧化反應(yīng)方程式的書寫，外界條件對電離平衡的影響，氧化還原反應(yīng)的計算，原電池原理和電極反應(yīng)式的書寫。

（1）①工業(yè)上用N2和H2化合成氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2+3H22NH3。

②氨發(fā)生催化氧化生成NO和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3+5O24NO+6H2O。

（2）①在氨氮水樣中存在平衡：NH4++OH- NH3·H2O NH3＋H2O，加入NaOH溶液電離出OH-，OH-濃度增大，平衡正向移動，有利于生成NH3，而被空氣吹出。

②水樣中N元素的化合價為-3價，則1mol水樣中氮原子被氧化為N2轉(zhuǎn)移3mol電子，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為610-4mol，被氧化的NH3物質(zhì)的量為210-4mol，被氧化的NH3的質(zhì)量為210-4mol17g/mol=3.4mg，水樣中氨氮含量為3.4mg1L=3.4mg/L。

（3）①根據(jù)圖示B極為NO3-得電子被還原成N2，B極電極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，A、B兩極生成的CO2和N2物質(zhì)的量之比為5:2，根據(jù)正負極得失電子相等，則1molCH3COO-失去8mol電子生成2molCO2，A極的電極反應(yīng)式為CH3COO--8e-+2H2O=2CO2+7H+。

②根據(jù)圖示知NH4+去除的原理是：NH4+在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NO3-：NH4++2O2=NO3-+2H++H2O，NO3-在MFC電池正極轉(zhuǎn)化為N2：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O。