Question

11．硝酸銨鈣[5Ca（NO₃）₂•NH₄NO₃•10H₂O]極易溶于水，是一種綠色復合肥料．
（1）硝酸銨鈣溶液顯酸性，用離子方程式表示原因：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺．
（2）工業上生產硝酸銨鈣的方法之一是以硝酸分解磷礦石得到的粗硝酸鈣（含硝酸鈣、難溶物及硝酸）為原料，其生產流程為：

   ①中和分為兩個階段：先加碳酸鈣中和部分游離硝酸，再通入氨氣與剩余硝酸反應．加入碳酸鈣發生反應的離子方程式為CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，通入氨氣前，應控制n[Ca（NO₃）₂]：n（HNO₃）=5：1．
   ②工業上可用氨氣和硝酸反應制取硝酸銨，反應需要在-5℃進行，可能的原因是氨氣和硝酸反應制取硝酸銨為放熱反應．
（3）生產硝酸銨鈣工廠的廢水中常含有硝酸銨，常用凈化方法包括反硝化法和膜電解法．膜電解法原理示意圖如圖：
   ①反硝化是利用某些細菌在酸性條件下將NO₃^-轉化為N₂，該過程可用半反應（與電極反應式相同）表示為2NO₃^-+10e-+12H⁺═6H₂O+N₂↑．
   ②膜電解法陽極的電極反應式為4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑，Ⅰ室可回收的產品為硝酸．
   ③Ⅲ室可回收到氨氣的原因為電解時，Ⅲ室氫離子得電子發生還原反應使堿性增強，與向陰極移動的銨根離子反應生成氨氣．

Answer 1

分析 （1）銨根離子水解顯酸性；
（2）粗硝酸鈣（含硝酸鈣、難溶物及硝酸）加水溶解，過濾得含硝酸鈣和硝酸的溶液，加入碳酸鈣與硝酸反應生成硝酸鈣、水和二氧化碳氣體，再通入氨氣中和硝酸生成硝酸銨，最終所得的溶液為硝酸鈣和硝酸銨的混合溶液，蒸發結晶得到硝酸銨鈣[5Ca（NO₃）₂•NH₄NO₃•10H₂O]晶體，據此分析解答；
（3）①反硝化是利用某些細菌在酸性條件下將NO₃^-得到電子發生還原反應生成N₂，據此書寫；
②根據膜電解法陽極上為氫氧根離子失電子發生的氧化反應；Ⅰ室消耗氫氧根離子使酸性增強，與向陽極移動的硝酸根結合成硝酸；
③電解時，Ⅲ室為陰極應為氫離子得電子發生還原反應，消耗氫離子使堿性增強，與向陰極移動的銨根離子反應生成氨氣，據此分析；

解答 解：（1）銨根離子水解顯酸性，則水解離子反應為NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
（2）粗硝酸鈣（含硝酸鈣、難溶物及硝酸）加水溶解，過濾得含硝酸鈣和硝酸的溶液，加入碳酸鈣與硝酸反應生成硝酸鈣、水和二氧化碳氣體，再通入氨氣中和硝酸生成硝酸銨，最終所得的溶液為硝酸鈣和硝酸銨的混合溶液，蒸發結晶得到硝酸銨鈣[5Ca（NO₃）₂•NH₄NO₃•10H₂O]晶體，
①加入碳酸鈣與硝酸反應生成硝酸鈣、水和二氧化碳氣體，發生反應的離子方程式為CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，又最終要蒸發結晶得到硝酸銨鈣[5Ca（NO₃）₂•NH₄NO₃•10H₂O]晶體，所以溶液中要保證硝酸鈣與硝酸銨之比為5：1，又NH₃+HNO₃═NH₄NO₃，所以通入氨氣前，應控制n[Ca（NO₃）₂]：n（HNO₃）=5：1，故答案為：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；5：1；
②因為氨氣和硝酸反應制取硝酸銨為放熱反應，所以低溫有利于反應向生成硝酸銨的方向進行，所以反應需要在-5℃進行，故答案為：氨氣和硝酸反應制取硝酸銨為放熱反應；
（3）①反硝化是利用某些細菌在酸性條件下將NO₃^-轉化為N₂，即NO₃^-得到電子發生還原反應生成N₂，反應式為2NO₃^-+10e-+12H⁺═6H₂O+N₂↑，故答案為：2NO₃^-+10e-+12H⁺═6H₂O+N₂↑；
②膜電解法陽極上為氫氧根離子失電子發生的氧化反應，反應式為4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑，則Ⅰ室陽極消耗氫氧根離子使酸性增強，與向陽極移動的硝酸根結合成硝酸，所以Ⅰ室可回收的產品為硝酸；故答案為：4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑；硝酸；
③電解時，Ⅲ室為陰極應為氫離子得電子發生還原反應，則消耗氫離子使堿性增強，與向陰極移動的銨根離子反應生成氨氣，所以Ⅲ室可回收到氨氣，故答案為：電解時，Ⅲ室氫離子得電子發生還原反應使堿性增強，與向陰極移動的銨根離子反應生成氨氣；

點評 本題主要考查了工業生產硝酸銨鈣的原理及廢水的處理，意在考查考生閱讀新信息，處理新情況的能力，電解裝置的分析及其電極反應式的書寫是易錯點，難度較大．