Question

【題目】水體富營養化是由于水體中N、P等營養鹽含量過多而引起的水質污染現象。去除水體中N、P的方法很多。

(1)化學沉淀法去除水體中的PO，常用的化合物有AlCl3、Ca(OH)2等。

①AlCl3溶液中Al3+水解的離子方程式為___。

②Ca5(PO4)3OH的Ksp為6.8×10-37，其溶度積常數表達式為Ksp[Ca5(PO4)3OH]=___。

(2)為探究將廢水中氨態氮(NH3—N)和PO同時去除，按n(NH4Cl):n(Na2HPO4):n(MgCl2)=1:1:1加入水中，實驗測得不同pH下，氨態氮和PO的去除率如圖(a)所示：

已知：(I)去除的主要反應為：Mg2++NH+HPO+6H2OMgNH4PO4·6H2O↓+H+，

(II)室溫時，Ksp(MgNH4PO4·6H2O)=2.5×10-13，Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11，Ksp[Mg3(PO4)2]= 6.3×10-31。

①pH在8.5～10.5時，氨態氮和PO去除率隨pH增大而增大，其原因是___ (從平衡移動角度說明)。

②當pH＞10.5時，氨態氮和PO去除率隨pH增大而減小，其原因是___(從平衡移動角度說明)。

(3)一種浸沒式SMDDC電池可用于去除地下水中硝態氮，其裝置如圖(b)所示：

①裝置工作時，H+向___極(填“X”或“Y")室遷移。

②X極上(CH2O)n→CO2的電極反應式為___；Y極上NO→N2的電極反應式為___。

Answer 1

【答案】Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ c5(Ca2+)·c3(PO)·c(OHˉ) 產物中H+與OHˉ結合生成H2O，使平衡右移 生成Mg(OH)2和Mg3(PO4)2沉淀，c(Mg2+)減小，使平衡左移 Y (CH2O)n+nH2O－4ne-=nCO2↑+4nH+ 2NO+12H++10e-=N2↑+6H2O

【解析】

(1)①鋁離子水解的離子方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；

②Ca5(PO4)3OH的水溶液中存在沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3OH5Ca2++3PO+OHˉ所以Ksp[Ca5(PO4)3OH]= c5(Ca2+)·c3(PO)·c(OHˉ)；

(2)①去除的主要反應為：Mg2++NH+HPO+6H2OMgNH4PO4·6H2O↓+H+，pH在8.5～10.5時，產物中H+與OHˉ結合生成H2O，使平衡右移，氨態氮和PO去除率隨pH增大而增大；

②pH過大時，生成Mg(OH)2沉淀，同時HPO與氫氧根反應生成PO，從而產生Mg3(PO4)2沉淀，c(Mg2+)減小，使平衡左移，氨態氮和PO去除率隨pH增大而減小；

(3)①據圖可知放電過程中NO轉化為N2被還原，所以Y極為電池的正極，則X極為電池的負極。裝置工作時為原電池，原電池中陽離子向正極移動，所以H+向Y室移動；

②X極上(CH2O)n失電子被氧化生成CO2和H+，根據電子守恒和元素守恒可得電極反應式為(CH2O)n+nH2O－4ne-=nCO2↑+4nH+；Y極上中NO得電子被還原為N2，根據電子守恒和元素守恒可得電極反應式為2NO+12H++10e-=N2↑+6H2O。