Question

（14分）铵盐是一种重要的水体污染物。某课题组利用电解法，在含Cl^-的水样中，探究将NH₄⁺转化为N₂而脱氮的影响因素和反应机理。

（1）电解法脱氮的原理可能如下：

①直接电氧化

在碱性条件下，发生2NH₃ + 6OH^- - 6e^- = N₂ + 6H₂O反应的电极为      （填“阴”、“阳”）极；

②-OH(自由羟基)电氧化

在电流作用下，利用产生的强氧化性中间产物OH脱氮，-OH中O元素的化合价     ；

③间接电氧化

利用电解产生的Cl₂，与H₂O作用生成HClO进行脱氮。请写出HClO在酸性条件下氧化NH₄⁺的离子方程式                   。

（2）探究适宜的实验条件

下图为不同电流强度下脱氮的效果，综合考虑能耗因素，电流强度应选择     A。

（3）该课题组进一步探究脱氮过程中的强氧化性的活性中间产物，提出了如下假设，请你完成假设三：

假设一：只有·OH；    

假设二：只有HClO；  

假设三：                。

（4）请你设计实验探究脱氮过程中是否有·OH产生，完成下表内容。

实验方案	预期实验结果和结论
配制一定pH、NH4^+和Cl^-浓度的溶液，用最佳电流强度，电解样品90min后，采用电子自旋共振法检测样品中·OH

（5）研究得知，脱氮过程主要以原理③为主，弱酸性溶液中比强酸溶液中更利于使NH₄⁺转化为N₂而脱氮，请从化学平衡移动的角度解释其原因                 。

Answer

（14分）（每空2分，共14分）（1）①阳极；②-1；③3HClO +2NH4+ =N2↑+ 3Cl- +5H+ +3H2O；

（2）10； （3）既有-OH又有HClO

（4）若检测到一定浓度的·OH，则假设成立。反之，假设不成立。酸性较强时；Cl2 + H2OH++Cl- +HClO的化学平衡逆向移动，生成的HClO减少，不利脱氮。

【解析】

试题分析：

（1）在电解时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，由于在碱性条件下，发生2NH3 + 6OH- - 6e- = N2 + 6H2O反应是氧化反应，所以电极为阳极，电解池的阳极发生氧化反应。在电流作用下，利用产生的强氧化性中间产物-OH脱氮；-OH中O元素的化合价为-1。HClO在酸性条件下氧化NH4+，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得反应的离子方程式为3HClO +2NH4+ =N2↑+ 3Cl- +5H+ +3H2O。

（2）综合考虑能耗因素，电流强度应选择10A时，脱氮的效果最好。

（3）根据假设一和假设二可知假设三： 既有·OH又有HClO。

（4）若检测到一定浓度的·OH，则假设成立。反之，假设不成立。

（5）根据化学平衡移动原理，在溶液的酸性较强时，Cl2+H2OH++Cl-+HClO的化学平衡逆向移动，生成的HClO减少，不利脱氮，因此在弱酸性溶液中比强酸溶液中更利于使NH4+转化为N2而脱氮。

考点：考查探究将NH4+转化为N2而脱氮的影响因素和反应机理的知识。