Question

6．氮可以形成多种化合物，如NH₃、N₂H₄、HCN、NH₄NO₃等．
（1）用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式是2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O．
（2）污水中的NH₄⁺可以用氧化镁处理，发生如下反应：
MgO+H₂O?Mg（OH）₂       
Mg（OH）₂+2NH₄⁺?Mg²⁺+2NH₃•H₂O．
①温度对氮处理率的影响如图1所示．在25℃前，升高温度氮去除率增大的原因是升高温度NH₃的溶解度降低，有利于NH₃的逸出．
②剩余的氧化镁，不会对废水形成二次污染，理由是氧化镁难溶于水中，以沉淀的形式排出，因此不会形成二次污染．
（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脱氮工艺进行处理在硝化细菌的作用下将NH₄⁺氧化为NO₃^-（2NH₄⁺+3O₂═2HNO₂+2H₂O+2H⁺；2HNO₂+O₂═2HNO₃）．

然后加入甲醇，甲醇和NO₃^-反应转化为两种无毒气体．
①上述方法中，14g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为64g．
②写出加入甲醇后反应的离子方程式：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O．
（4）甲醇燃料电池的工作原理如图2所示，则该电池负极的电极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，次氯酸钠被还原生成NaCl，还有水生成；
（2）①升高温度NH₃的溶解度降低；
②氧化镁难溶于水中，不会形成二次污染；
（3）①根据电子转移守恒计算消耗氧气；
②甲醇和NO₃^-反应转化为两种无毒气体，应是生成N₂、CO₂，反应还生成水；
（4）原电池负极发生氧化反应，由示意图可知，甲醇在负极失去电子生成CO₂与H⁺．

解答 解：（1）用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，次氯酸钠被还原生成NaCl，还有水生成，反应方程式为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（2）①在25℃前，升高温度氮去除率增大的原因是：因为氨气溶解度随温度升高，溶解度减小，有利于NH₃的逸出，
故答案为：升高温度NH₃的溶解度降低，有利于NH₃的逸出；
②剩余的氧化镁，是难溶于水的物质，以沉淀的形式排出，不会形成二次污染，
故答案为：氧化镁难溶于水中，以沉淀的形式排出，因此不会形成二次污染；
（3）①14g铵态氮元素物质的量为$\frac{14g}{14g/mol}$=1mol，根据电子转移守恒，转化为硝态氮元素时需氧的物质的量为$\frac{1mol×[5-（-3）]}{4}$=2mol，需要氧气质量为2mol×32g/mol=64g，
故答案为：64g；
②甲醇和NO₃^-反应转化为两种无毒气体，应是生成N₂、CO₂，反应还生成水，反应离子方程式为：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O，
故答案为：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O；
（4）原电池负极发生氧化反应，由示意图可知，甲醇在负极失去电子生成CO₂与H⁺，负极电极反应式为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

点评 本题比较综合，涉及反应热计算、电极反应式书写、氧化还原反应计算等，是对学生综合能力考查，难度中等．