Question

14．氨對人類的生產(chǎn)生活具有重要影響．
（1）氨的制備與利用．
①工業(yè)合成氨的化學方程式是N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃．
②氨催化氧化生成一氧化氮反應的化學方程式是4NH₃+5O₂$\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，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，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6×10^-4mol•L^-1，則水樣中氨氮（以氨氣計）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．下圖為MFC碳氮聯(lián)合同時去除的氮轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理示意圖．
①已知A、B兩極生成CO₂和N₂的物質(zhì)的量之比為5：2，寫出A極的電極反應式：CH₃COO^--8e^-+2H₂O═2CO₂+7H⁺．
②用化學用語簡述NH₄⁺去除的原理：NH₄⁺在好氧微生物反應器中轉(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)合成氨是利用氮氣和氫氣催化劑作用下高溫高壓反應生成氨氣；
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，依據(jù)氮元素守恒和電子轉(zhuǎn)移守恒計算水樣中氨氮（以氨氣計）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為原電池的負極，B為原電池的正極，NO₃^-離子在正極得到電子生成氮氣發(fā)生還原反應，CH₃COO^-在原電池負極失電子生成二氧化碳氣體，發(fā)生氧化反應，環(huán)境為酸性介質(zhì)；
②NH₄⁺在好氧微生物反應器中轉(zhuǎn)化為NO₃^-，硝酸根離子在原電池正極發(fā)生還原反應生成氮氣．

解答 解：（1）①工業(yè)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+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，
故答案為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃；
②氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水，反應的化學方程式為：4NH₃+5O₂$\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，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，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，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）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為原電池的負極，B為原電池的正極，NO₃^-離子在正極得到電子生成氮氣發(fā)生還原反應，CH₃COO^-在原電池負極失電子生成二氧化碳氣體，發(fā)生氧化反應，環(huán)境為酸性介質(zhì)，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，
故答案為：CH₃COO^--8e^-+2H₂O═2CO₂+7H⁺；
②NH₄⁺在好氧微生物反應器中轉(zhuǎn)化為NO₃^-，NH₄⁺+2O₂═NO₃^-+2H⁺+H₂O，硝酸根離子在原電池正極發(fā)生還原反應生成氮氣，2NO₃^-+12H⁺+10e^-═N₂+6H₂O，
故答案為：NH₄⁺在好氧微生物反應器中轉(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．

點評 本題考查了物質(zhì)組成和性質(zhì)的實驗探究、化學平衡影響因素分析、原電池原理和電極反應書寫等知識，掌握基礎讀懂題干信息是解題關鍵，題目難度中等．