Question

9．研究表明，生活污水中氮的存在形式主要以有机氮和氨氮为主．作为污水中无机氮的主要组成，氨氮在充当无机营养物的同时也是造成水体富营养化的主要原因．
（1）现采样获得某城市污水中NH₄Cl含量为180mg/L．
①NH₄Cl含有的化学键类型有离子键和共价键．写出NH₄Cl的电子式：．
②NH₄Cl溶液显酸性，用离子方程式表示其原因NH₄⁺+H₂O?H⁺+NH₃•H₂O．其溶液中离子浓度大小的顺序为：（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
③为除去氨氮废水中的NH₄⁺，向10³ L该污水中加入0.1mol/L NaOH溶液，理论上需要NaOH溶液的体积为33.64L（计算结果保留两位小数）．加入NaOH溶液后还需不断的通入空气，用化学平衡原理解释通空气的目的：污水中的氨气被空气带走，有利于NH₃•H₂O?NH₃+H₂O的平衡正向移动，利于除去氮．
（2）当污水中同时存在NH₄⁺和NO时．可将NH₄⁺最终转化为N₂．也可将NO₃^-转化为NH₄⁺，然后再除去．
①在微生物作用的条件下，可先利用O₂将NH₄⁺氧化成NO₃^-，再加入CH₃OH，将NO₃^-还原成N₂．写出NH₄⁺与O₂反应生成NO₃^-的离子方程式2NH₄⁺+3O₂═2NO₂^-+4H⁺+H₂O．
②酸性条件下，可在污水中加入铁屑将NO₃^-转化为NH₄⁺．研究表明溶液pH会影响铁屑脱氮的效果，反应体系的pH分别控制在4 和8.5 时，NO₃^-的去除率分别为90% 和15%．正常地下水中含有CO₃^2-，会影响铁屑脱氮的效果，用化学用语和文字简述其原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-增大了溶液的pH会降低脱氮效果，且Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓覆盖在反应物的表面阻止反应进行．

Answer 1

分析 （1）①NH₄Cl含有离子键和共价键，其电子式为；
②NH₄Cl为强酸弱碱盐，水解呈酸性；
③由        NH₄Cl～～～～～NaOH，
              53.5g                     1mol
 180mg/L×10³ L×10³ g/mg   0.1mol/L×V，解之得：污水中的氨气被空气带走，有利于NH₃•H₂O?NH₃+H₂O的平衡正向移动；
（2）①1mol铵根离子反应生成亚硝酸根时转移6mol电子，1mol氧气反应转移4mol电子，据最小公倍法可知，铵根离子化学计量数为2，氧气化学计量数为3，2NH₄⁺+3O₂═2NO₂^-+4H⁺+H₂O；
②CO₃^2-水解呈碱性，pH增大，且可生成FeCO₃沉淀而阻止反应进行．

解答 解：（1）①NH₄Cl含有离子键和共价键，其电子式为，故答案为：离子键和共价键；；
②氯化铵为强酸弱碱盐，水解呈酸性，铵根离子水解的离子方程式为NH₄⁺+H₂O?H⁺+NH₃•H₂O，铵根离子水解，则（Cl^-）＞c（NH₄⁺），所以溶液中离子浓度关系为：（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案为：NH₄⁺+H₂O?H⁺+NH₃•H₂O；（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
③由        NH₄Cl～～～～～NaOH，
              53.5g                     1mol
 180mg/L×10³ L×10³ g/mg   0.1mol/L×V，
$\frac{53.5}{180}=\frac{1}{0.1V}$，解之得：V=33.64L，污水中的氨气被空气带走，有利于NH₃•H₂O?NH₃+H₂O的平衡正向移动，利于除去氮，故答案为：33.64L；污水中的氨气被空气带走，有利于NH₃•H₂O?NH₃+H₂O的平衡正向移动，利于除去氮；
（2）①1mol铵根离子反应生成亚硝酸根时转移6mol电子，1mol氧气反应转移4mol电子，据最小公倍法可知，铵根离子化学计量数为2，氧气化学计量数为3，所以反应的离子方程式为：2NH₄⁺+3O₂═2NO₂^-+4H⁺+H₂O，故答案为：2NH₄⁺+3O₂═2NO₂^-+4H⁺+H₂O；
②CO₃^2-水解呈碱性，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，pH增大，且发生Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓，可生成FeCO₃沉淀而阻止反应进行，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-增大了溶液的pH会降低脱氮效果，且Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓覆盖在反应物的表面阻止反应进行．

点评 本题考查物质的性质探究，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握实验的原理、方法和注意事项，难度中等．