Question

【題目】氨對人類的生產生活具有重要影響。

（1）氨的制備與利用。

① 工業合成氨的化學方程式是_______________________________。

② 氨催化氧化生成一氧化氮反應的化學方程式是_____________________________。

（2）氨的定量檢測。

水體中氨氣和銨根離子(統稱氨氮)總量的檢測備受關注。利用氨氣傳感器檢測水體中氨氮含量的示意圖如下：

① 利用平衡原理分析含氨氮水樣中加入NaOH溶液的作用：_____________________。

② 若利用氨氣傳感器將1 L水樣中的氨氮完全轉化為N2時，轉移電子的物質的量為6×10-4 mol ，則水樣中氨氮(以氨氣計)含量為_______mg·L-1。

（3）氨的轉化與去除。

微生物燃料電池(MFC)是一種現代化氨氮去除技術。下圖為MFC碳氮聯合同時去除的氮轉化系統原理示意圖。

① 已知A、B兩極生成CO2和N2，寫出A極的電極反應式：______________________。

② 用化學用語簡述NH4+去除的原理：_________________________________________。

Answer 1

【答案】N2+ 3H22NH3 4NH3 + 5O24NO + 6H2O c(OH-)增大，使NH4++ OH-NH3·H2ONH3+ H2O平衡正向移動，利于生成氨氣，被空氣吹出 3.4 CH3COO-- 8e-+ 2H2O =2CO2+ 7H+ NH4+在好氧微生物反應器中轉化為NO3-：NH4++ 2O2= NO3- + 2H++ H2O；

NO3-在MFC電池正極轉化為N2：2NO3- +12H++ 10e- =N2 + 6H2O

【解析】

（1）①工業合成氨是利用氮氣和氫氣催化劑作用下高溫高壓反應生成氨氣，反應的化學方程式為：N2+3H22NH3；

②氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水，反應的化學方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）①利用平衡原理分析含氨氮水樣中加入NaOH溶液的作用是c(OH-)增大，使NH4++OH-NH3H2ONH3+H2O平衡正向移動，利于生成氨氣，被空氣吹出；

②將1L水樣中的氨氮完全轉化為N2時，轉移電子的物質的量為6×10-4mol，依據氮元素守恒2NH3～N2～6e-，

2NH3～N2～6e-，

2 6

n 6×10-4mol/L

n=2×10-4mol/L；水樣中氨氮(以氨氣計)含量=2×10-4mol/L×17g/mol=3.4×10-3g/L=3.4mg/L；

（3）①圖示分析可知微生物燃料電池中氫離子移向B電極，說明A為原電池的負極，B為原電池的正極，NO3-離子在正極得到電子生成氮氣發生還原反應，CH3COO-在原電池負極失電子生成二氧化碳氣體，發生氧化反應，環境為酸性介質，則A極的電極反應式為：CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+，B電極反應式為：2NO3-+12H++10e-═N2+6H2O；

②NH4+在好氧微生物反應器中轉化為NO3-，NH4++2O2═NO3-+2H++H2O，硝酸根離子在原電池正極發生還原反應生成氮氣，2NO3-+12H++10e-═N2+6H2O。