Question

15．氨氮废水中的氮元素多以NH₄⁺和NH₃•H₂O的形式存在．某工厂处理氨氮废水的流程如下：
含NH₄⁺的废水$\stackrel{I}{→}$低浓度氨氮废水$\stackrel{II}{→}$含余氯废水$\stackrel{III}{→}$达标废水
（1）I中加入NaOH溶液，调pH=11并鼓入大量空气．用离子方程式表示加NaOH溶液的作用是NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；鼓入大量空气的目的是空气可以将生成的氨气带走，使化学平衡向正反应方向移动，促进了氨水电离．
（2）II中加入适量NaClO溶液，控制pH在6～7，将氨氮转化为无毒物质．
①为了完全从废水中去除氨氮，加入的NaClO与水体中NH4+的物质的量之比最小是3：1．
②过程 II发生3个反应：
i．ClO^-+H⁺═HClO
ii．NH₄⁺+HClO═NH₂Cl+H⁺+H₂O （NH₂Cl中Cl元素为+1价）
iii． …
已知：水体中以+1价形式存在的氯元素有消毒杀菌的作用，被称为“余氯”．图为NaClO加入量与“余氯”含量的关系示意图．其中氨氮含量最低的点是c点．
b点表示的溶液中氮元素的主要存在形式是（用化学式表示）NH₂Cl；反应iii的化学方程式是ClO^-+2NH₂Cl=N₂+3Cl^-+2H⁺+H₂O．
（3）III中用Na₂SO₃溶液处理含余氯废水，要求达标废水中剩余Na₂SO₃的含量小于5mg•L^-1．若含余氯废水中NaClO的含量是7.45mg•L^-1，则处理10m³含余氯废水，至多添加10% Na₂SO₃溶液1.76kg（溶液体积变化忽略不计）．

Answer 1

分析 （1）铵根能和强碱反应生成一水合氨；减少生成物，可以使化学平衡向正反应方向移动；
（2）①加入的NaClO与水体中NH₄⁺的物质的量之比根据2NH₄⁺～N₂～12e^-，ClO^-～Cl^-～2e^-结合得失电子守恒计算；
②中a-b点，发生的反应为i．ClO^-+H⁺═HClO
ii．NH₄⁺+HClO═NH₂Cl+H⁺+H₂O （NH₂Cl中Cl元素为+1价），b-c点反应是次氯酸钠和NH₂Cl发生氧化还原反应生成氮气，结合电荷守恒和原子守恒写出离子方程式；
（3）处理10m³盐水b中含有NaClO的物质的量为n=$\frac{1000L×10×7.45×1{0}^{-3}g/L}{74.5g/mol}$=1mol 
根据反应：NaClO+Na₂SO₃═NaCl+Na₂SO₄，可知与NaClO完全反应消耗的Na₂SO₃为1mol．

解答 解：（1）铵盐能和强碱反应，实质是：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，氨水电离是可逆反应，鼓入大量空气将生成的氨气带走，即减少生成物，可以使化学平衡向正反应方向移动，即更多的生成氨气，因而促进了氨水电离，
故答案为：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；空气可以将生成的氨气带走，使化学平衡向正反应方向移动，促进了氨水电离；
（2）①氨氮废水中的氮元素多以NH₄⁺和NH₃•H₂O的形式存在，为了完全从废水中去除氨氮，
2NH₄⁺～N₂～12e^-
6ClO^-～6Cl^-～12e^-
根据电子守恒得到加入的NaClO与水体中NH₄⁺的物质的量之比3：1，
故答案为：3：1；
②中a-b点，发生的反应为i．ClO^-+H⁺═HClO
ii．NH₄⁺+HClO═NH₂Cl+H⁺+H₂O （NH₂Cl中Cl元素为+1价），b点表示的溶液中氮元素的主要存在形式是NH₂Cl，
b-c点反应是次氯酸钠和NH₂Cl发生氧化还原反应生成氮气，反应的离子方程式为：ClO^-+2NH₂Cl=N₂+3Cl^-+2H⁺+H₂O，
故答案为：NH₂Cl；ClO^-+2NH₂Cl=N₂+3Cl^-+2H⁺+H₂O；
（3）处理10m³盐水b中含有NaClO的物质的量为n=$\frac{1000L×10×7.45×1{0}^{-3}g/L}{74.5g/mol}$=1mol 
根据反应：NaClO+Na₂SO₃═NaCl+Na₂SO₄，可知与NaClO完全反应消耗的Na₂SO₃为1mol，
质量为m=n×M=1mol×126g/mol=126g，
根据题意，设最多添加10%Na₂SO₃溶液的质量为x
$\frac{（x×10%-126g）×1{0}^{3}mg/g}{1000L}$=5mg/L，
解得：x=1760g=1.76kg，
故答案为：1.76．

点评 本题考查了废水处理的方法和过程分析判断，氧化还原反应电子守恒的计算、氧化还原反应产物判断，注意分析题干信息，掌握基础是解题关键，题目难度中等．