Question

14．氨對(duì)人類的生產(chǎn)生活具有重要影響．
（1）氨的制備與利用．
①工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式是N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃．
②氨催化氧化生成一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）氨的定量檢測．
水體中氨氣和銨根離子（統(tǒng)稱氨氮）總量的檢測備受關(guān)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：c（OH^-）增大，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃+H₂O平衡正向移動(dòng)，利于生成氨氣，被空氣吹出．
②若利用氨氣傳感器將1L水樣中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為N₂時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6×10^-4mol，則水樣中氨氮（以氨氣計(jì)）含量為3.4mg•L^-1．
（3）氨的轉(zhuǎn)化與去除．
微生物燃料電池（MFC）是一種現(xiàn)代化氨氮去除技術(shù)．如圖為MFC碳氮聯(lián)合同時(shí)去除的氮轉(zhuǎn)化系統(tǒng)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(yīng)式：CH₃COO^--8e^-+2H₂O═2CO₂+7H⁺．
②用化學(xué)用語簡述NH₄⁺去除的原理：NH₄⁺在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NO₃^-：NH₄⁺+2O₂═NO₃^-+2H⁺+H₂O，NO₃^-在MFC電池正極轉(zhuǎn)化為N₂：2NO₃^-+12H⁺+10e^-═N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）①工業(yè)合成氨是利用氮?dú)夂蜌錃獯呋瘎┳饔孟赂邷馗邏悍磻?yīng)生成氨氣；
②氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水；
（2）①氫氧根離子濃度增大會(huì)結(jié)合銨根離子利于生成氨氣；
②若利用氨氣傳感器將1L水樣中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為N₂時(shí)，依據(jù)氮元素守恒和電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算水樣中氨氮（以氨氣計(jì)）含量；
（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(fù)極，B為原電池的正極，NO₃^-離子在正極得到電子生成氮?dú)獍l(fā)生還原反應(yīng)，CH₃COO^-在原電池負(fù)極失電子生成二氧化碳?xì)怏w，發(fā)生氧化反應(yīng)，環(huán)境為酸性介質(zhì)；
②NH₄⁺在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NO₃^-，硝酸根離子在原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)猓?/p>

解答 解：（1）①工業(yè)合成氨是利用氮?dú)夂蜌錃獯呋瘎┳饔孟赂邷馗邏悍磻?yīng)生成氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃，
故答案為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃；
②氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+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^-?NH₃•H₂O?NH₃+H₂O平衡正向移動(dòng)，利于生成氨氣，被空氣吹出，
故答案為：c（OH^-）增大，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃+H₂O平衡正向移動(dòng)，利于生成氨氣，被空氣吹出；
②將1L水樣中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為N₂時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6×10^-4mol，依據(jù)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(jì)）含量=2×10^-4mol/L×17g/mol=3.4×10^-3g/L=3.4mg/L，
故答案為：3.4；
（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(fù)極，B為原電池的正極，NO₃^-離子在正極得到電子生成氮?dú)獍l(fā)生還原反應(yīng)，CH₃COO^-在原電池負(fù)極失電子生成二氧化碳?xì)怏w，發(fā)生氧化反應(yīng)，環(huán)境為酸性介質(zhì)，則A極的電極反應(yīng)式為：CH₃COO^--8e^-+2H₂O═2CO₂+7H⁺，B電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-═N₂+6H₂O，
故答案為：CH₃COO^--8e^-+2H₂O═2CO₂+7H⁺；
②NH₄⁺在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NO₃^-，NH₄⁺+2O₂═NO₃^-+2H⁺+H₂O，硝酸根離子在原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)猓?NO₃^-+12H⁺+10e^-═N₂+6H₂O，
故答案為：NH₄⁺在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NO₃^-：NH₄⁺+2O₂═NO₃^-+2H⁺+H₂O，NO₃^-在MFC電池正極轉(zhuǎn)化為N₂：2NO₃^-+12H⁺+10e^-═N₂+6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究、化學(xué)平衡影響因素分析、原電池原理和電極反應(yīng)書寫等知識(shí)，掌握基礎(chǔ)讀懂題干信息是解題關(guān)鍵，題目難度中等．