Question

11．硝酸銨鈣[5Ca（NO₃）₂•NH₄NO₃•10H₂O]極易溶于水，是一種綠色復(fù)合肥料．
（1）硝酸銨鈣溶液顯酸性，用離子方程式表示原因：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺．
（2）工業(yè)上生產(chǎn)硝酸銨鈣的方法之一是以硝酸分解磷礦石得到的粗硝酸鈣（含硝酸鈣、難溶物及硝酸）為原料，其生產(chǎn)流程為：

   ①中和分為兩個(gè)階段：先加碳酸鈣中和部分游離硝酸，再通入氨氣與剩余硝酸反應(yīng)．加入碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，通入氨氣前，應(yīng)控制n[Ca（NO₃）₂]：n（HNO₃）=5：1．
   ②工業(yè)上可用氨氣和硝酸反應(yīng)制取硝酸銨，反應(yīng)需要在-5℃進(jìn)行，可能的原因是氨氣和硝酸反應(yīng)制取硝酸銨為放熱反應(yīng)．
（3）生產(chǎn)硝酸銨鈣工廠的廢水中常含有硝酸銨，常用凈化方法包括反硝化法和膜電解法．膜電解法原理示意圖如圖：
   ①反硝化是利用某些細(xì)菌在酸性條件下將NO₃^-轉(zhuǎn)化為N₂，該過程可用半反應(yīng)（與電極反應(yīng)式相同）表示為2NO₃^-+10e-+12H⁺═6H₂O+N₂↑．
   ②膜電解法陽極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑，Ⅰ室可回收的產(chǎn)品為硝酸．
   ③Ⅲ室可回收到氨氣的原因?yàn)殡娊鈺r(shí)，Ⅲ室氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)使堿性增強(qiáng)，與向陰極移動(dòng)的銨根離子反應(yīng)生成氨氣．

Answer 1

分析 （1）銨根離子水解顯酸性；
（2）粗硝酸鈣（含硝酸鈣、難溶物及硝酸）加水溶解，過濾得含硝酸鈣和硝酸的溶液，加入碳酸鈣與硝酸反應(yīng)生成硝酸鈣、水和二氧化碳?xì)怏w，再通入氨氣中和硝酸生成硝酸銨，最終所得的溶液為硝酸鈣和硝酸銨的混合溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到硝酸銨鈣[5Ca（NO₃）₂•NH₄NO₃•10H₂O]晶體，據(jù)此分析解答；
（3）①反硝化是利用某些細(xì)菌在酸性條件下將NO₃^-得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，據(jù)此書寫；
②根據(jù)膜電解法陽極上為氫氧根離子失電子發(fā)生的氧化反應(yīng)；Ⅰ室消耗氫氧根離子使酸性增強(qiáng)，與向陽極移動(dòng)的硝酸根結(jié)合成硝酸；
③電解時(shí)，Ⅲ室為陰極應(yīng)為氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，消耗氫離子使堿性增強(qiáng)，與向陰極移動(dòng)的銨根離子反應(yīng)生成氨氣，據(jù)此分析；

解答 解：（1）銨根離子水解顯酸性，則水解離子反應(yīng)為NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
（2）粗硝酸鈣（含硝酸鈣、難溶物及硝酸）加水溶解，過濾得含硝酸鈣和硝酸的溶液，加入碳酸鈣與硝酸反應(yīng)生成硝酸鈣、水和二氧化碳?xì)怏w，再通入氨氣中和硝酸生成硝酸銨，最終所得的溶液為硝酸鈣和硝酸銨的混合溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到硝酸銨鈣[5Ca（NO₃）₂•NH₄NO₃•10H₂O]晶體，
①加入碳酸鈣與硝酸反應(yīng)生成硝酸鈣、水和二氧化碳?xì)怏w，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，又最終要蒸發(fā)結(jié)晶得到硝酸銨鈣[5Ca（NO₃）₂•NH₄NO₃•10H₂O]晶體，所以溶液中要保證硝酸鈣與硝酸銨之比為5：1，又NH₃+HNO₃═NH₄NO₃，所以通入氨氣前，應(yīng)控制n[Ca（NO₃）₂]：n（HNO₃）=5：1，故答案為：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；5：1；
②因?yàn)榘睔夂拖跛岱磻?yīng)制取硝酸銨為放熱反應(yīng)，所以低溫有利于反應(yīng)向生成硝酸銨的方向進(jìn)行，所以反應(yīng)需要在-5℃進(jìn)行，故答案為：氨氣和硝酸反應(yīng)制取硝酸銨為放熱反應(yīng)；
（3）①反硝化是利用某些細(xì)菌在酸性條件下將NO₃^-轉(zhuǎn)化為N₂，即NO₃^-得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，反應(yīng)式為2NO₃^-+10e-+12H⁺═6H₂O+N₂↑，故答案為：2NO₃^-+10e-+12H⁺═6H₂O+N₂↑；
②膜電解法陽極上為氫氧根離子失電子發(fā)生的氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑，則Ⅰ室陽極消耗氫氧根離子使酸性增強(qiáng)，與向陽極移動(dòng)的硝酸根結(jié)合成硝酸，所以Ⅰ室可回收的產(chǎn)品為硝酸；故答案為：4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑；硝酸；
③電解時(shí)，Ⅲ室為陰極應(yīng)為氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則消耗氫離子使堿性增強(qiáng)，與向陰極移動(dòng)的銨根離子反應(yīng)生成氨氣，所以Ⅲ室可回收到氨氣，故答案為：電解時(shí)，Ⅲ室氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)使堿性增強(qiáng)，與向陰極移動(dòng)的銨根離子反應(yīng)生成氨氣；

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨鈣的原理及廢水的處理，意在考查考生閱讀新信息，處理新情況的能力，電解裝置的分析及其電極反應(yīng)式的書寫是易錯(cuò)點(diǎn)，難度較大．