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）過程I：加NaOH溶液，升溫至60 ℃，調節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用化學平衡原理解釋通空氣的目的：_____________________。

③回收的氨氣經凈化處理后可進行催化氧化，已知催化劑為Cr2O3。

i．氨催化氧化的化學方程式為____________________。

ii．預先將催化劑加熱到紅熱狀態，停止加熱后催化劑仍保持紅熱，該反應是______反應。

（填“吸熱”或“放熱”)

（2）過程II：在微生物作用的條件下，NH4+經過兩步反應被氧化成NO3-。請完成第一步反應的離子方程式：__________________________________________

（3）過程III：一定條件下，向廢水中加入CH3OH，將HNO3還原成N2。若該反應消耗32 gCH3OH轉移6 mol電子，則參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比是_______。

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NH3·H2ONH3+H2O的平衡向正反應方向移動，促進了NH3·H2O的分解 4NH3+5O24NO+6H2O 放熱 2NH4++3O2＝2NO2－+2H2O+4H+ 5:6

【解析】（1）①銨鹽能和強堿反應，實質是：NH4++OH-NH3↑+H2O；②氨水電離是可逆反應，將生成的氨氣帶走，即減少生成物，可以使化學平衡NH3·H2ONH3+H2O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，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明反應放熱，反應的方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；（2）1mol銨根離子反應生成亞硝酸根時轉移6mol電子，1mol氧氣反應轉移4mol電子，據最小公倍法可知，銨根離子化學計量數為2，氧氣化學計量數為3，再據原子守恒配平其他化學計量數，據電荷守恒還應生成氫離子，因此離子方程式為為：2NH4++3O2＝2NO2－+2H2O+4H+；（3）消耗32g即1molCH3OH轉移6mol電子，因此CH3OH中碳原子的化合價升高6，所以反應后碳的化合價為+4，產物為CO2，根據質量守恒和化合價升降總數相等得：5CH3OH+6HNO3＝5CO2↑+3N2↑+13H2O，反應中氧化劑是硝酸，還原劑是甲醇，參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比是5：6。