Question

16．某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH₄⁺和NH₃•H₂O的形式存在，該廢水的處理流程如圖1：

（1）過程Ⅰ：加NaOH溶液，其作用用離子方程式表示為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，調(diào)節(jié)pH至9后，升溫至30℃，通空氣將氨趕出并回收；
（2）過程Ⅱ：在微生物作用的條件下，NH₄⁺經(jīng)過兩步反應(yīng)被氧化成NO₃^-．兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如圖2：
①第一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是NH₄⁺（aq）+1.5O₂（g）═NO₂^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-273KJ/mol；
②1molNH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^-（aq）的熱化學(xué)方程式是NH₄⁺（aq）+2O₂（g）═2H⁺（aq）+H₂O（l）+NO₃^-（aq）△H=-346 kJ/mol；
（3）過程Ⅲ：一定條件下，向廢水中加入CH₃OH，將HNO₃還原成N₂．若該反應(yīng)消耗32gCH₃OH轉(zhuǎn)移6mol電子，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是5CH₃OH+6HNO₃=3N₂+5CO₂↑+13H₂O．

Answer 1

分析 （1）銨根能和強(qiáng)堿反應(yīng)生成一水合氨；
（2）①根據(jù)能量變化示意圖可知反應(yīng)物是1molNH₄⁺（aq）和1.5molO₂（g），生成物是1molNO₂^-（aq）、2molH⁺（aq）、1molH₂O（l），△H=-273KJ/mol，從而寫出熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
②根據(jù)能量變化示意圖可得第一步和第二步的熱化學(xué)反應(yīng)方程式，再用蓋斯定律求得1molNH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^-（aq）的熱化學(xué)方程式；
（3）32g CH₃OH的物質(zhì)的量為1mol，轉(zhuǎn)移6mol電子，則甲醇中的碳由-2價變?yōu)?4價，即生成CO₂，據(jù)此寫出化學(xué)方程式．

解答 解：（1）①銨鹽能和強(qiáng)堿反應(yīng)，實質(zhì)是：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（2）①根據(jù)能量變化示意圖可得第一步的熱化學(xué)方程式為：NH₄⁺（aq）+1.5O₂（g）═NO₂^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-273KJ/mol，
故答案為：NH₄⁺（aq）+1.5O₂（g）═NO₂^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-273KJ/mol；
②第一步的熱化學(xué)方程式為：NH₄⁺（aq）+1.5O₂（g）═NO₂^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-273KJ/molⅠ
第二步的熱化學(xué)方程式為：NO₂^-（aq）+0.5O₂（g）═NO₃^-（aq）△H=-73KJ/molⅡ
1molNH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^-（aq）的熱化學(xué)方程式可由蓋斯定律Ⅰ+Ⅱ得NH₄⁺（aq）+2O₂（g）═2H⁺（aq）+H₂O（l）+NO₃^-（aq）△H=-346 kJ/mol，
故答案為：NH₄⁺（aq）+2O₂（g）═2H⁺（aq）+H₂O（l）+NO₃^-（aq）△H=-346 kJ/mol；
（3）32g CH₃OH的物質(zhì)的量為1mol，轉(zhuǎn)移6mol電子，則甲醇中的碳由-2價變?yōu)?4價，即生成CO₂，根據(jù)得失電子數(shù)守恒配平可得：5CH₃OH+6HNO₃=3N₂+5CO₂↑+13H₂O，
故答案為：5CH₃OH+6HNO₃=3N₂+5CO₂↑+13H₂O．

點評 本題以廢水處理為載體考查化學(xué)反應(yīng)能量變化和氧化反應(yīng)還原等知識，注意把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)以及氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計算，難度不大．