Question

某工厂拟综合处理含NH₄^-废水和工业废气（主要含N₂、CO₂、.SO₂、NO、CO,不考虑其它成分），设计了如下流程：

已知：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O

回答下列问题：

(1)固体1的主要成分Ca(OH)₂、CaCO₃和______。

(2)气体X与气体1反应时起到的作用是______(填“氧化剂”、“还原剂”或“即不是氧化剂也不是还原剂”），捕获剂所捕获的气体主要是______ (填化学式）。

(3) NaOH溶液吸收等物质的量的NO、NO₂气体过程中，当生成1molNaNO₂时转移电子数为_______N_A。

(4)用NaNO₂溶液处理含NH₄^-废水时，发生反应的离子方程式为__________；含NH₄^-废水也可用沉淀法处理：Mg²⁺+NH₄^- +PO₄^3-=== MgNH₄PO₄↓, 已知25℃时，K_sp(MgNH₄PO₄)=2.5×10^-13 。向废水中按比例投入镁盐和磷酸盐，欲使沉淀后废水中残留的铵态氮达到一级排放标准(≤1.0mg·L^-1，即≤7.14×10^-5 mol·L^-1），且c(PO₄^3-)=1.0×10^-5 mol·L^-1，则应使沉淀后的废水中c( Mg²⁺) ≥________。

(5)电化学氧化法是处理氨氮废水的一种新工艺。间接电氧化的原理是：向废水中加入一定量的氯离子，使其电解时在阳极放电生成氯单质，利用氯单质与水反应生成的次氯酸将NH₄⁺氧化 为氮气。最后一步反应的离子方程式为__________________________。

(6) 已知25℃时，HNO₂的电离常数K_s =5.1×10^-4。实验室常用NaOH溶液吸收NO₂尾气，反应为2NO₂+ 2NaOH==NaNO₃+ NaNO₂+H₂O。若用1L 0.4 mol·L^-1Na(OH)溶液充分吸收0.4mol NO₂气体，则所得溶液显___(填“酸性”、“碱性”或“中性”），原因是___________(用离子方程式表示）；忽略溶液体积变化，近似计算所得溶液的pH≈____。

Answer

CaSO3 氧化剂 CO 0.5 NH4++NO2－=N2↑+2H2O 0.035 2NH4++3HClO = N2↑+3Cl－+5H++3H2O 碱性 NO2－+H2O HNO2+OH－ 8.3或（8+lg2）

【解析】工业废气中CO2、SO2可被石灰水吸收，生成废渣为CaCO3和CaSO3，气体1是不能被过量石灰水吸收的N2、NO、CO，气体1中通入空气，用氢氧化钠溶液处理后到的NaNO2，通入空气但不能过量，否则得到硝酸钠，NaNO2与含有NH4+的溶液反应生成无污染气体，应生成氮气，则气体2含有CO、N2，捕获剂所捕获的气体主要是CO；

（1）工业废气中SO2可被石灰水吸收，生成CaSO3，CO2可被石灰水吸收，生成CaCO3，因氢氧化钙过量，则废渣的成分为主要含有Ca（OH）2、CaCO3、CaSO3；

（2）NO遇O2立即氧化为NO2，O2的作用是氧化剂；捕获剂所捕获的气体主要是CO；

(3) NaOH溶液吸收等物质的量的NO、NO2气体，发生反应为NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，当生成1molNaNO2时参加反应的NO为0.5mol，则转移电子数为0.5NA；

（4）用NaNO2溶液处理含NH4+废水时，NH4+与NO2-发生归中反应生成N2和和水，离子反应方程式为NH4++NO2－=N2↑+2H2O；Ksp(MgNH4PO4)=c(Mg2+)×c(NH4+)×c(PO43-)=c(Mg2+)×(7.14×10-5 mol·L-1)×(1.0×10-5 mol·L-1)=2.5×10-13 ，解得c( Mg2+) =0.035 mol·L-1；

(5)次氯酸将NH4+氧化为氮气，自身还原为Cl-，根据氧化还原反应的电子守恒，并满足电荷守恒、原子守恒，此反应的离子方程式为2NH4++3HClO = N2↑+3Cl－+5H++3H2O；

(6) 用1L 0.4 mol·L-1Na(OH)溶液充分吸收0.4mol NO2气体，结合反应2NO2+ 2NaOH==NaNO3+ NaNO2+H2O可知恰好完全吸收，且溶液中NaNO2和NaNO3各0.2mol；因溶液中存在NO2－+H2O HNO2+OH－，所得溶液显碱性；结合HNO2NO2-+H+，可知：[c(OH－)×c(HNO2)]÷c(NO2－)=Kw÷Ks，令c(OH－)=c(HNO2)，解得c(OH－)=2×10-6mol·L-1，此时溶液中c(H+)=Kw÷c(OH－)=5×10-9mol·L-1，则溶液的pH=9-lg5=8.3。