Question

氨对人类的生产生活具有重要影响。

（1）氨的制备与利用。

① 工业合成氨的化学方程式是                                。

② 氨催化氧化生成一氧化氮反应的化学方程式是                              。

（2）氨的定量检测。

水体中氨气和铵根离子(统称氨氮)总量的检测备受关注。利用氨气传感器检测水体中氨氮含量的示意图如下：

① 利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用：                      。

② 若利用氨气传感器将1 L水样中的氨氮完全转化为N₂时，转移电子的物质的量为6×10^-4 mol ，则水样中氨氮(以氨气计)含量为        mg·L^-1。

（3）氨的转化与去除。

微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。

① 已知A、B两极生成CO₂和N₂，写出A极的电极反应式：                       。

② 用化学用语简述NH₄⁺去除的原理：                                          。

Answer

（1）① N2 + 3H22NH3 ② 4NH3 + 5O24NO + 6H2O

（2）① c(OH-)增大，使NH4+ + OH- NH3·H2O NH3 + H2O平衡正向移动，利于生成氨气，被空气吹出② 3.4

（3）① CH3COO- - 8e- + 2H2O === 2CO2 + 7H+ ，② NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-：NH4+ + 2O2 === NO3- + 2H+ + H2O；

NO3-在MFC电池正极转化为N2：2NO3- +12H+ + 10e- === N2 + 6H2O (2分)

【解析】

试题分析：（1）①工业合成氨是利用氮气和氢气催化剂作用下高温高压反应生成氨气，反应的化学方程式为：N2+3H22NH3；

②氨气的催化氧化生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）①利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用是c(OH-)增大，使NH4++OH-⇌NH3•H2O⇌NH3+H2O平衡正向移动，利于生成氨气，被空气吹出；

②将1L水样中的氨氮完全转化为N2时，转移电子的物质的量为6×10-4mol，依据氮元素守恒2NH3～N2～6e-，

2NH3～N2～6e-，

2 6

n 6×10-4mol/L

n=2×10-4mol/L；水样中氨氮(以氨气计)含量=2×10-4mol/L×17g/mol=3.4×10-3g/L=3.4mg/L；

（3）①图示分析可知微生物燃料电池中氢离子移向B电极，说明A为原电池的负极，B为原电池的正极，NO3-离子在正极得到电子生成氮气发生还原反应，CH3COO-在原电池负极失电子生成二氧化碳气体，发生氧化反应，环境为酸性介质，则A极的电极反应式为：CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+，B电极反应式为：2NO3-+12H++10e-═N2+6H2O；

②NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-，NH4++2O2═NO3-+2H++H2O，硝酸根离子在原电池正极发生还原反应生成氮气，2NO3-+12H++10e-═N2+6H2O。

考点：考查物质组成和性质的实验探究、化学平衡影响因素分析、原电池原理和电极反应书写等。