Question

【題目】某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH4+和NH3· H2O的形式存在，該廢水的處理流程如下：

（1）過(guò)程I：加NaOH溶液，升溫至60 ℃，調(diào)節(jié)pH至9后，通空氣將氨趕出并回收。

①用離子方程式表示加NaOH溶液的作用：_____________________。

②用化學(xué)平衡原理解釋通空氣的目的：_____________________。

③回收的氨氣經(jīng)凈化處理后可進(jìn)行催化氧化，已知催化劑為Cr2O3。

i．氨催化氧化的化學(xué)方程式為____________________。

ii．預(yù)先將催化劑加熱到紅熱狀態(tài)，停止加熱后催化劑仍保持紅熱，該反應(yīng)是______反應(yīng)。

（填“吸熱”或“放熱”)

（2）過(guò)程II：在微生物作用的條件下，NH4+經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)被氧化成NO3-。請(qǐng)完成第一步反應(yīng)的離子方程式：__________________________________________

（3）過(guò)程III：一定條件下，向廢水中加入CH3OH，將HNO3還原成N2。若該反應(yīng)消耗32 gCH3OH轉(zhuǎn)移6 mol電子，則參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比是_______。

Answer 1

【答案】 NH4++OH-NH3↑+H2O 空氣可以將生成的氨氣帶走，使可逆反應(yīng)NH3·H2ONH3+H2O的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，促進(jìn)了NH3·H2O的分解 4NH3+5O24NO+6H2O 放熱 2NH4++3O2＝2NO2－+2H2O+4H+ 5:6

【解析】（1）①銨鹽能和強(qiáng)堿反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是：NH4++OH-NH3↑+H2O；②氨水電離是可逆反應(yīng)，將生成的氨氣帶走，即減少生成物，可以使化學(xué)平衡NH3·H2ONH3+H2O向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即更多的生成氨氣，因而促進(jìn)了氨水電離，因此需要通入空氣；③氨氣催化氧化生成NO和水，停止加熱催化劑仍然紅熱說(shuō)明反應(yīng)放熱，反應(yīng)的方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；（2）1mol銨根離子反應(yīng)生成亞硝酸根時(shí)轉(zhuǎn)移6mol電子，1mol氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol電子，據(jù)最小公倍法可知，銨根離子化學(xué)計(jì)量數(shù)為2，氧氣化學(xué)計(jì)量數(shù)為3，再據(jù)原子守恒配平其他化學(xué)計(jì)量數(shù)，據(jù)電荷守恒還應(yīng)生成氫離子，因此離子方程式為為：2NH4++3O2＝2NO2－+2H2O+4H+；（3）消耗32g即1molCH3OH轉(zhuǎn)移6mol電子，因此CH3OH中碳原子的化合價(jià)升高6，所以反應(yīng)后碳的化合價(jià)為+4，產(chǎn)物為CO2，根據(jù)質(zhì)量守恒和化合價(jià)升降總數(shù)相等得：5CH3OH+6HNO3＝5CO2↑+3N2↑+13H2O，反應(yīng)中氧化劑是硝酸，還原劑是甲醇，參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比是5：6。