Question

15．氨氮廢水中的氮元素多以NH₄⁺和NH₃•H₂O的形式存在．某工廠處理氨氮廢水的流程如下：
含NH₄⁺的廢水$\stackrel{I}{→}$低濃度氨氮廢水$\stackrel{II}{→}$含余氯廢水$\stackrel{III}{→}$達標廢水
（1）I中加入NaOH溶液，調(diào)pH=11并鼓入大量空氣．用離子方程式表示加NaOH溶液的作用是NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；鼓入大量空氣的目的是空氣可以將生成的氨氣帶走，使化學平衡向正反應方向移動，促進了氨水電離．
（2）II中加入適量NaClO溶液，控制pH在6～7，將氨氮轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)．
①為了完全從廢水中去除氨氮，加入的NaClO與水體中NH4+的物質(zhì)的量之比最小是3：1．
②過程 II發(fā)生3個反應：
i．ClO^-+H⁺═HClO
ii．NH₄⁺+HClO═NH₂Cl+H⁺+H₂O （NH₂Cl中Cl元素為+1價）
iii． …
已知：水體中以+1價形式存在的氯元素有消毒殺菌的作用，被稱為“余氯”．圖為NaClO加入量與“余氯”含量的關系示意圖．其中氨氮含量最低的點是c點．
b點表示的溶液中氮元素的主要存在形式是（用化學式表示）NH₂Cl；反應iii的化學方程式是ClO^-+2NH₂Cl=N₂+3Cl^-+2H⁺+H₂O．
（3）III中用Na₂SO₃溶液處理含余氯廢水，要求達標廢水中剩余Na₂SO₃的含量小于5mg•L^-1．若含余氯廢水中NaClO的含量是7.45mg•L^-1，則處理10m³含余氯廢水，至多添加10% Na₂SO₃溶液1.76kg（溶液體積變化忽略不計）．

Answer 1

分析 （1）銨根能和強堿反應生成一水合氨；減少生成物，可以使化學平衡向正反應方向移動；
（2）①加入的NaClO與水體中NH₄⁺的物質(zhì)的量之比根據(jù)2NH₄⁺～N₂～12e^-，ClO^-～Cl^-～2e^-結(jié)合得失電子守恒計算；
②中a-b點，發(fā)生的反應為i．ClO^-+H⁺═HClO
ii．NH₄⁺+HClO═NH₂Cl+H⁺+H₂O （NH₂Cl中Cl元素為+1價），b-c點反應是次氯酸鈉和NH₂Cl發(fā)生氧化還原反應生成氮氣，結(jié)合電荷守恒和原子守恒寫出離子方程式；
（3）處理10m³鹽水b中含有NaClO的物質(zhì)的量為n=$\frac{1000L×10×7.45×1{0}^{-3}g/L}{74.5g/mol}$=1mol 
根據(jù)反應：NaClO+Na₂SO₃═NaCl+Na₂SO₄，可知與NaClO完全反應消耗的Na₂SO₃為1mol．

解答 解：（1）銨鹽能和強堿反應，實質(zhì)是：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，氨水電離是可逆反應，鼓入大量空氣將生成的氨氣帶走，即減少生成物，可以使化學平衡向正反應方向移動，即更多的生成氨氣，因而促進了氨水電離，
故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；空氣可以將生成的氨氣帶走，使化學平衡向正反應方向移動，促進了氨水電離；
（2）①氨氮廢水中的氮元素多以NH₄⁺和NH₃•H₂O的形式存在，為了完全從廢水中去除氨氮，
2NH₄⁺～N₂～12e^-
6ClO^-～6Cl^-～12e^-
根據(jù)電子守恒得到加入的NaClO與水體中NH₄⁺的物質(zhì)的量之比3：1，
故答案為：3：1；
②中a-b點，發(fā)生的反應為i．ClO^-+H⁺═HClO
ii．NH₄⁺+HClO═NH₂Cl+H⁺+H₂O （NH₂Cl中Cl元素為+1價），b點表示的溶液中氮元素的主要存在形式是NH₂Cl，
b-c點反應是次氯酸鈉和NH₂Cl發(fā)生氧化還原反應生成氮氣，反應的離子方程式為：ClO^-+2NH₂Cl=N₂+3Cl^-+2H⁺+H₂O，
故答案為：NH₂Cl；ClO^-+2NH₂Cl=N₂+3Cl^-+2H⁺+H₂O；
（3）處理10m³鹽水b中含有NaClO的物質(zhì)的量為n=$\frac{1000L×10×7.45×1{0}^{-3}g/L}{74.5g/mol}$=1mol 
根據(jù)反應：NaClO+Na₂SO₃═NaCl+Na₂SO₄，可知與NaClO完全反應消耗的Na₂SO₃為1mol，
質(zhì)量為m=n×M=1mol×126g/mol=126g，
根據(jù)題意，設最多添加10%Na₂SO₃溶液的質(zhì)量為x
$\frac{（x×10%-126g）×1{0}^{3}mg/g}{1000L}$=5mg/L，
解得：x=1760g=1.76kg，
故答案為：1.76．

點評 本題考查了廢水處理的方法和過程分析判斷，氧化還原反應電子守恒的計算、氧化還原反應產(chǎn)物判斷，注意分析題干信息，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．