Question

【題目】氮、磷對水體的污染情況越來越受到人們的重視。回答下列問題：

(1)常溫下，在pH約為9時，用澄清石灰水可將水體中的HPO42-化為Ca10(PO4)6(OH)2沉淀除去，該反應的離子方程式為_____________。

(2)除去地下水中的硝態氮通常用還原劑將其還原為N2。

①Prusse等提出的用Pd-Cu作催化劑，常溫下，在pH為4.0~6.0時，可直接用H2將NO3-還原為N2，該反應的離子方程式為__________。研究發現用H2和CO2的混合氣體代替H2，NO3-的去除效果比只用H2時更好，其原因是________。

②在pH約為5時，用納米Fe粉可將NO3-還原為N2，Fe粉被氧化為Fe2+，該反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為_________。

(3)實驗測得相同條件下，用次氯酸鈉脫除水體中的氨態氮的過程中(2NH3+3ClO-=N2+3H2O+3Cl-)，pH與氨態氮的去除率關系如圖所示，在pH大于9時，pH越大，去除率越小，其原因是_________。

Answer 1

【答案】10Ca2++8OH-+6HPO42-=Ca10(PO4)6(OH)2↓+6H2O 2NO3-+5H2+2H+N2+6H2O CO2溶于水后呈酸性，可以提供H+，有利于pH維持在4.0~6.0 5∶1 pH大于9時，ClO-的氧化性減弱，不利于氧化NH3

【解析】

(1)Ca(OH)2與HPO42-反應產生Ca10(PO4)6(OH)2沉淀和水；

(2)①在pH為4.0~6.0的酸性條件下，H2將NO3-還原為N2，CO2溶于水會電離產生H+，便于H2還原NO3-；

②在pH約為5時，納米Fe粉可將NO3-還原為N2，Fe粉被氧化為Fe2+，根據電子守恒配平方程式，可得該反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比；

(3)根據ClO-氧化性與溶液的pH關系分析。

(1)Ca(OH)2與HPO42-反應產生Ca10(PO4)6(OH)2沉淀和水，根據電荷守恒、原子守恒，可得該反應的離子方程式為10Ca2++8OH-+6HPO42-=Ca10(PO4)6(OH)2↓+6H2O；

(2)①在pH為4.0~6.0的酸性條件下，具有還原性的H2可以將NO3-還原為N2，反應的離子方程式為：2NO3-+5H2+2H+N2+6H2O ；若H2中混有CO2，CO2溶于水反應產生的H2CO3發生電離作用，會電離產生H+，有利于pH維持在4.0~6.0，便于H2還原NO3-；

②在pH約為5時，用納米Fe粉可將NO3-還原為N2，Fe粉被氧化為Fe2+，根據電子守恒、原子守恒和電荷守恒，可得該反應的化學方程式為：5Fe+12H++2NO3-=5Fe2++N2↑+6H2O，根據方程式可知：在該反應中氧化產物Fe2+與還原產物N2的物質的量之比為5：1；

(3)ClO-具有強的氧化性，溶液的pH越小，ClO-氧化性越強，pH越大，ClO-的氧化性越弱。當pH大于9時，溶液進行較強，則ClO-的氧化性減弱，不利于氧化NH3。