Question

【題目】廢水中氨態(tài)氮以NH3H2O、NH3和NH4+的形式存在，廢水脫氮已成為主要污染物減排和水體富營養(yǎng)化防治的研究熱點(diǎn)。

Ⅰ．沉淀法

向廢水中投入MgCl2和Na2HPO4，生成MgNH4PO46H2O沉淀，可將氨態(tài)氮含量降至10mg·L1以下。

(1)NH3的電子式：______。

(2)廢水中的NH3H2O轉(zhuǎn)化為MgNH4PO46H2O的離子方程式是______。

(3)16℃時，向廢水中加入MgCl2和Na2HPO4，使鎂、氮、磷物質(zhì)的量之比為1︰1︰1，沉淀過程中的pH對剩余氨態(tài)氮濃度的影響如圖。欲使剩余氨態(tài)氮濃度低于10mg·L1，pH的適宜范圍是______，pH偏大或者偏小均不利于MgNH4PO46H2O的生成，原因是______。

Ⅱ．微波—氧化法

(4)僅對廢水進(jìn)行微波加熱，pH對氨態(tài)氮脫出的影響如下表。

溶液pH	6~7	8~9	10~11	11~12
剩余氨態(tài)氮濃度(mg·L1)	156	100	40	14

表中數(shù)據(jù)表明：pH增大有利于廢水中化學(xué)平衡______(用化學(xué)用語表示)的移動。

(5)微波協(xié)同CuO和H2O2除去氨態(tài)氮

①其他條件相同，取相同體積的同一廢水樣品，微波10min，剩余氨態(tài)氮濃度與一定濃度H2O2溶液添加量的關(guān)系如下圖。據(jù)圖推測CuO在氨態(tài)氮脫除中可能起催化作用，理由是______。

②微波協(xié)同CuO有利于H2O2除去氨態(tài)氮。該條件下，H2O2將NH3氧化為N2的化學(xué)方程式是______。

Answer 1

【答案】 Mg2+ + NH3H2O+HPO42 + 5H2O = MgNH4PO46H2O↓ pH＝8~10 pH偏大， NH4+、Mg2+易與OH結(jié)合生成NH3H2O、Mg(OH)2， NH3H2O的電離被抑制，使NH4+和Mg2+濃度降低；pH偏小，不利于HPO42電離，PO43濃度偏低。所以pH偏大或偏小均不利于MgNH4PO46H2O的生成 NH3+ H2ONH3H2ONH4+ + OH 相同的H2O2溶液添加量，相同時間內(nèi)，與不加CuO相比，加入CuO，氨態(tài)氮濃度降低的多，反應(yīng)速率快 3H2O2+ 2NH3N2+6H2O

【解析】

(1)N原子最外層有5個電子，據(jù)此書寫NH3的電子式；

(2)根據(jù)題意，廢水中的NH3H2O轉(zhuǎn)化為MgNH4PO46H2O，據(jù)此書寫反應(yīng)的離子方程式；

(3)由圖可以判斷欲使剩余氨態(tài)氮濃度低于10mg·L1的pH適宜范圍；根據(jù)pH對NH4+、Mg2+、PO43濃度的影響分析解答；

(4)根據(jù)廢水中存在NH3H2O，結(jié)合氨水的性質(zhì)分析解答；

(5)①根據(jù)圖像對比添加了CuO和未添加CuO的反應(yīng)速率，以及氨態(tài)氮濃度的高低分析解答；

②在微波協(xié)同CuO作用下，H2O2和NH3生成N2，據(jù)此書寫反應(yīng)的方程式。

(1)NH3的電子式為，故答案為：；

(2)根據(jù)題意，廢水中的NH3H2O轉(zhuǎn)化為MgNH4PO46H2O，反應(yīng)的離子方程式為Mg2+ + NH3H2O+HPO42 + 5H2O = MgNH4PO46H2O↓，故答案為：Mg2+ + NH3H2O+HPO42 + 5H2O = MgNH4PO46H2O↓；

(3)由圖可以看出，欲使剩余氨態(tài)氮濃度低于10mg·L1，pH適宜范圍為8~10，pH偏大， NH4+、Mg2+易與OH結(jié)合生成NH3H2O、Mg(OH)2， NH3H2O的電離被抑制，使NH4+和Mg2+濃度降低；pH偏小，不利于HPO42電離，PO43濃度偏低。所以pH偏大或偏小均不利于MgNH4PO46H2O的生成，故答案為：pH＝8~10；pH偏大， NH4+、Mg2+易與OH結(jié)合生成NH3H2O、Mg(OH)2， NH3H2O的電離被抑制，使NH4+和Mg2+濃度降低；pH偏小，不利于HPO42電離，PO43濃度偏低。所以pH偏大或偏小均不利于MgNH4PO46H2O的生成；

(4)由表格數(shù)據(jù)可知，僅對廢水進(jìn)行微波加熱，剩余氨態(tài)氮濃度降低、水溶液的pH增大，pH的增大，有利于廢水中NH3+ H2ONH3H2ONH4+ + OH逆向移動，故答案為：NH3+ H2ONH3H2ONH4+ + OH；

(5)①由圖可知，在相同時間和H2O2溶液添加量相同時，添加了CuO的反應(yīng)速率較快，氨態(tài)氮的剩余濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未添加CuO，故答案為：相同的H2O2溶液添加量，相同時間內(nèi)，與不加CuO相比，加入CuO，氨態(tài)氮濃度降低的多，反應(yīng)速率快；

②根據(jù)上述分析，在微波協(xié)同CuO作用下，H2O2和NH3生成N2，反應(yīng)的方程式為3H2O2+ 2NH3 N2+6H2O，故答案為：3H2O2+ 2NH3 N2+6H2O。