Question

【題目】氨氮是水體中氮的主要形態(tài)之一，氨氮含量過高對水中生物會構(gòu)成安全威脅。

(1)一定條件下，水中的氨氮可以轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛�除去�?/span>

已知：2NH4+(aq)+3O2(g)=2NO2-(aq)+2H2O(l)+4H+(aq)　ΔH=a kJ·mol-1

2NO2-(aq)+O2(g)=2NO3-(aq)　ΔH=b kJ·mol-1

5NH4+(aq)+3NO3-(aq)=4N2(g)+9H2O(l)+2H+(aq)　ΔH=c kJ·mol-1

則4NH4+(aq)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)+4H+(aq)　ΔH=________kJ·mol-1。

(2)實(shí)驗室用電解法模擬處理氨氮廢水。電解時，不同氯離子濃度對溶液中剩余氨氮濃度的影響如圖所示。增大氯離子濃度可使氨氮去除率____(填“增大”、“減小”或“不變”)，其原因是陽極生成強(qiáng)氧化性氣體，則陽極電極反應(yīng)為_______。

(3)化學(xué)沉淀法是一種處理高濃度氨氮廢水的有效方法。通過加入MgCl2和Na2HPO4將NH4+轉(zhuǎn)化為MgNH4PO4·6H2O沉淀除去。25 ℃時，在氨氮初始質(zhì)量濃度400 mg·L-1、n(Mg)∶n(P)∶n(N)=1∶1∶1的條件下，溶液pH對氨氮去除率及剩余氨氮濃度和總磷濃度的影響如圖所示。

①反應(yīng)生成MgNH4PO4·6H2O沉淀的離子方程式為______________。

②該實(shí)驗條件下，控制溶液的適宜pH范圍為________；當(dāng)pH>9時，溶液中總磷濃度隨pH增大而增大的主要原因是_________(用離子方程式表示)。

Answer 1

【答案】 增大 2Cl--2e-=Cl2↑ HPO42-+Mg2++NH4++6H2O=MgNH4PO4·6H2O↓+H+ 8.5<pH<9.5 MgNH4PO4+2OH-=Mg(OH)2+NH4++PO43-[或MgNH4PO4+3OH-=Mg(OH)2+NH3·H2O+PO43-]

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)的焓變；

(2)根據(jù)圖象分析，Cl-濃度增大，氨氮去除率增大，電解池中Cl-轉(zhuǎn)化為Cl2，Cl2能氧化NH4+達(dá)到去除的目的；

(3)①MgCl2、Na2HPO4和NH4+反應(yīng)生成MgNH4PO46H2O沉淀，據(jù)此寫出反應(yīng)的方程式；

②根據(jù)圖象分析，當(dāng)控制pH在8.5～9.5范圍內(nèi)，氨氮去除率較高，pH范圍在9～11時，溶液中總磷濃度隨pH增大而增大，考慮溶液堿性增強(qiáng)，MgNH4PO4在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2和PO43-，導(dǎo)致溶液中總磷濃度增大。

(1)已知：①2NH4+(aq)+3O2(g)=2NO2-(aq)+2H2O(l)+4H+(aq)　ΔH1=a kJ·mol-1

②2NO2-(aq)+O2(g)=2NO3-(aq)　ΔH2=b kJ·mol-1

③5NH4+(aq)+3NO3-(aq)=4N2(g)+9H2O(l)+2H+(aq)　ΔH3=c kJ·mol-1

將，整理可得反應(yīng)方程式為：4NH4+(aq)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)+4H+(aq)　ΔH= kJ/mol；

(2)根據(jù)圖象分析，Cl-濃度增大，氨氮去除率增大，電解池中Cl-轉(zhuǎn)化為Cl2，Cl2能夠?qū)?/span>NH4+氧化為氮?dú)?/span>(或NO3-)而除去，陽極的電極反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2↑；

(3)①MgCl2、Na2HPO4和NH4+反應(yīng)生成MgNH4PO46H2O沉淀，所以發(fā)生的反應(yīng)為：HPO42-+Mg2++NH4++6H2O=MgNH4PO4·6H2O↓+H+；

②根據(jù)圖象分析，當(dāng)控制pH在8.5～9.5范圍內(nèi)，氨氮去除率較高，當(dāng)pH范圍在9～11時，溶液中總磷濃度隨pH增大而增大，考慮溶液堿性增強(qiáng)，MgNH4PO4在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2和PO43-，導(dǎo)致溶液中總磷濃度增大，發(fā)生的反應(yīng)為：MgNH4PO4+2OH-=Mg(OH)2+NH4++PO43-[或MgNH4PO4+3OH-=Mg(OH)2+NH3·H2O+PO43-]。