Question

【題目】氨對人類的生產(chǎn)生活具有重要影響。

（1）氨的制備與利用。

① 工業(yè)合成氨的化學方程式是____________。

②氨催化氧化生成一氧化氮反應的化學方程式是___________。

（2）氨的定量檢測。水體中氨氣和銨根離子(統(tǒng)稱氨氮)總量的檢測備受關注。利用氨氣傳感器檢測水體中氨氮含量的示意圖如下：

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

② 若利用氨氣傳感器將1 L水樣中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為N2時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6×10-4 mol，則水樣中氨氮(以氨氣計)含量為________mg·L-1。

（3）氨的轉(zhuǎn)化與去除。 微生物燃料電池(MFC)是一種現(xiàn)代化氨氮去除技術。下圖為MFC碳氮聯(lián)合同時去除的氮轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理示意圖。

已知A、B兩極生成CO2和N2的物質(zhì)的量之比為5 : 2，寫出A極的電極反應式：_______。

Answer 1

【答案】N2+3H22NH3 4NH3+5O24NO+6H2O c(OH-)增大，使NH4++OH-NH3H2ONH3+H2O平衡正向移動，利于生成氨氣，被空氣吹出 3.4 CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+

【解析】

（1）①工業(yè)合成氨是利用氮氣和氫氣在高溫高壓催化劑作用下反應生成氨氣；

②氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水；
（2）①氫氧根離子濃度增大會結合銨根離子利于生成氨氣；
②若利用氨氣傳感器將1L水樣中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為N2時，依據(jù)氮元素守恒和電子轉(zhuǎn)移守恒計算水樣中氨氮（以氨氣計）含量；
（3）圖示分析可知微生物燃料電池中氫離子移向B電極，說明A為原電池的負極，B為原電池的正極，NO3-離子在正極得到電子生成氮氣發(fā)生還原反應，CH3COO-在原電池負極失電子生成二氧化碳氣體，發(fā)生氧化反應，環(huán)境為酸性介質(zhì)，據(jù)此解答。

（1）①工業(yè)合成氨是利用氮氣和氫氣在高溫高壓催化劑作用下反應生成氨氣，反應的化學方程式為：N2+3H22NH3；
故答案為：N2+3H22NH3；

②氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水，反應的化學方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；故答案為：4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）①利用平衡原理分析含氨氮水樣中加入NaOH溶液的作用是c(OH-)增大，使NH4++OH-NH3H2ONH3+H2O平衡正向移動，利于生成氨氣，被空氣吹出；
故答案為：c(OH-)增大，使NH4++OH-NH3H2ONH3+H2O平衡正向移動，利于生成氨氣，被空氣吹出；
②將1L水樣中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為N2時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6×10-4mol，依據(jù)氮元素守恒可得關系式2NH3～N2～6e-，根據(jù)該關系式可列出比例式
2NH3～N2～6e-，
2 6
n 6×10-4mol

氨氣物質(zhì)的量為：n=2×10-4mol，濃度為2×10-4mol/L，

水樣中氨氮（以氨氣計）含量=2×10-4mol/L×17g/mol=3.4×10-3g/L=3.4mg/L；
故答案為：3.4；
（3）由圖示分析可知微生物燃料電池中氫離子移向B電極，說明A為原電池的負極，B為原電池的正極，NO3-離子在正極得到電子生成氮氣發(fā)生還原反應，CH3COO-在原電池負極失電子生成二氧化碳氣體，發(fā)生氧化反應，環(huán)境為酸性介質(zhì)，則A極的電極反應式為：CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+；

故答案為：CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+。