Question

氨对人类的生产生活具有重要影响。

(1)氨的制备与利用。

① 工业合成氨的化学方程式是________。

② 氨催化氧化生成一氧化氮反应的化学方程式是________。

(1)氨的定量检测。

水体中氨气和铵根离子(统称氨氮)总量的检测备受关注。利用氨气传感器检测水体中氨氮含量的示意图：

① 利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用：________。

② 若利用氨气传感器将1 L水样中的氨氮完全转化为N₂时，转移电子的物质的量为6×10^-4 mol·L^-1，则水样中氨氮(以氨气计)含量为________mg·L^-1。

(3)氨的转化与去除。

微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。

① 已知A、B两极生成CO₂和N₂的物质的量之比为5 : 2，写出A极的电极反应式：________。

② 用化学用语简述NH₄⁺去除的原理：________。

Answer

-1 c(NaClO)增大,水解平衡正向移动,使c(HClO)增大,NH3被氧化为N2速度加快。 ClO- + H2O HClO + OH- pH较大时,c(OH-)较大,抑制NaClO水解,c(HClO)较小致氧化能力弱,去除率降低。 pH较小时,c(H+)较大,促进NaClO水解,c(HClO)太高致HClO易分解,去除率降低。负极 Cl-- 2e- + H2O = H+ + HClO

【解析】

试题本题考查工业上合成氨和氨催化氧化反应方程式的书写，外界条件对电离平衡的影响，氧化还原反应的计算，原电池原理和电极反应式的书写。

（1）①工业上用N2和H2化合成氨气，反应的化学方程式为N2+3H22NH3。

②氨发生催化氧化生成NO和水，反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。

（2）①在氨氮水样中存在平衡：NH4++OH- NH3·H2O NH3＋H2O，加入NaOH溶液电离出OH-，OH-浓度增大，平衡正向移动，有利于生成NH3，而被空气吹出。

②水样中N元素的化合价为-3价，则1mol水样中氮原子被氧化为N2转移3mol电子，转移电子物质的量为610-4mol，被氧化的NH3物质的量为210-4mol，被氧化的NH3的质量为210-4mol17g/mol=3.4mg，水样中氨氮含量为3.4mg1L=3.4mg/L。

（3）①根据图示B极为NO3-得电子被还原成N2，B极电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，A、B两极生成的CO2和N2物质的量之比为5:2，根据正负极得失电子相等，则1molCH3COO-失去8mol电子生成2molCO2，A极的电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2+7H+。

②根据图示知NH4+去除的原理是：NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-：NH4++2O2=NO3-+2H++H2O，NO3- 在MFC 电池正极转化为N2：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O。