Question

某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH₄⁺和MH₃?H₂O的形式存在，該廢水的處理流程如圖1所示：
（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：______．
②用化學平衡原理解釋通空氣的目的：______．
（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^-．兩步反應的能量變化示意圖如圖2所示：
①第一步反應是______反應（選題“放熱”或“吸熱”），判斷依據是______．
②1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^-（aq）的熱化學方程式是______．
（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32g CH₃OH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______．

Answer 1

【答案】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；
（2）①當反應物的總能量大于生成物的總能量，反應是放熱的；
②結合圖象根據蓋斯定律來計算反應的焓變；
（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；
（2）①焓變小于0，則反應為放熱反應，故答案為：放熱；因為△H=-273kJ/mol＜0（反應物的總能量大于生成物的總能量）；
   ②第一步的熱化學方程式為NH₄⁺（aq）+1.5O₂（g）═NO₂^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l），△H=-273KJ/mol，
第二步的熱化學方程式為：NO₂^-（aq）+0.5O₂（g）═NO₃^-（aq），△H=-73KJ/mol，
根據蓋斯定律則NH₄⁺（ap）+2O₂（g）═2H⁺（ ap）+H₂O（l）+NO₃^-（aq），△H=-346 kJ/mol，
故答案為：NH₄⁺（ap）+2O₂（g）═2H⁺（ ap）+H₂O（l）+NO₃^-（aq），△H=-346 kJ/mol；
（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：本題是一道有關化學平衡和熱化學方程式的題目，綜合性強，難度較大，注意平時知識的積累和靈活應用．