Question

11．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，調節pH至9后，升溫至30℃，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：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O．
②用化學平衡原理解釋通空氣的目的：空氣可以將生成的氨氣帶走，使化學平衡向正反應方向移動，促進了氨水電離．
③回收的氨氣經凈化處理后可進行催化氧化，已知催化劑為三氧化二鉻，
i．氨催化氧化的方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;Cr_{2}O_{3}\;}}{△}$4NO+6H₂O
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，該反應是放熱反應．（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方程式
2NH₄⁺+3O₂=2NO₂^-+2H₂O+4H⁺
（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32gCH₃OH轉移6mol電子，則參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比是5：6．

Answer 1

分析 （1）①銨根能和強堿反應生成一水合氨；②減少生成物，可以使化學平衡向正反應方向移動；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；
（2）據氧化還原反應中電子得失守恒和電荷守恒以及原子守恒配平離子方程式；
（3）根據消耗甲醇的量和轉移電子的量來書寫方程式，并確定氧化劑和還原劑的量的多少．

解答 解：（1）①銨鹽能和強堿反應，實質是：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，故答案為：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，
故答案為：空氣可以將生成的氨氣帶走，使化學平衡向正反應方向移動，促進了氨水電離；
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，故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;Cr_{2}O_{3}\;}}{△}$4NO+6H₂O；放熱；
（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，故答案為：2、3、2、2、4H+；
（3）消耗32g（1mol）CH₃OH轉移6mol電子，由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，
故答案為：5：6．

點評 本題綜合考查物質的分離提純以及化學方程式的計算，為高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意把握相關物質的性質以及氧化還原反應的相關計算，難度不大．