题目内容
【题目】许多含氮物质会造成环境污染，硝酸工业的尾气(含NO、NO2)会造成大气污染，通常用选择性非催化还原法或碱液吸收法[石灰乳吸收，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2]。而废水中过量的氨氮(NH3和NH4+)会导致水体富营养化，则通常用强氧化剂来吸收。
(1)废气中氮氧化物的吸收。
①选择性非催化还原法。发生的主要反应有：
4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)
4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1646 kJ·mol-1
2NO(g)+(NH2)2CO(s)+
O2(g)2N2(g)+2H2O(g)+CO2(g) ΔH=－780.02 kJ·mol-1
则2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)的ΔH=__________。
②碱液吸收法。该工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，得到的滤渣可循环使用，该滤渣的主要成分是________(填化学式)。 工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近__________，若小于这个比值，则会导致_______________。
(2)废水中过量的氨氮(NH3和NH4+)处理。某科研小组用NaClO氧化法处理氨氮废水。
已知：A.HClO的氧化性比NaClO强；
B.NH3比NH4+更易被氧化；
C.国家标准要求经处理过的氨氮废水pH要控制在6～9。
进水pH对氨氮去除率的影响如下图所示。
①进水pH为2.75～6.00范围内，氨氮去除率随pH升高而上升的原因是___________。
②写出酸性条件下ClO-氧化NH4+的离子方程式____________________。
③已知a.O2的氧化性比NaClO弱； b.O2氧化氨氮速率比NaClO慢。
在其他条件不变时，仅增加单位时间内通入空气的量，氨氮去除率_______________(填“显著变大”“显著变小”或“几乎不变”)。
【答案】－42.98 kJ/mol Ca(OH)2 1∶1 Ca(NO2)2中杂质Ca(NO3)2的含量偏高 随着pH升高，氨氮废水中NH3含量增大，氨氮更易被氧化 3ClO-+2NH4+=N2↑+3Cl-+3H2O+2H+(或写为3HClO+2NH4+=N2↑+3Cl-+3H2O+5H+) 几乎不变
【解析】
(1)①根据盖斯定律，将已知热化学方程式叠加，可得2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)的反应热；
②根据硝酸工业的尾气(含NO、NO2)与Ca(OH)2反应产生Ca(NO2)2，石灰乳中含大量Ca(OH)2，过量的Ca(OH)2会导致物质不纯，结合NO2与Ca(OH)2反应产生的物质成分分析工艺需控制NO和NO2物质的量之比及作用；
(2)①根据废水中溶液pH大小与其中含有的NH3、NH4+的多少及NH3比NH4+更易被氧化分析；
②酸性条件下ClO-氧化NH4+为N2，ClO-被还原产生Cl-；
③根据已知条件a. O2的氧化性比NaClO弱；
b. O2氧化氨氮速率比NaClO慢进行分析判断。
(1)①已知反应：(i)4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1646 kJ/mol；
(ii)2NO(g)+(NH2)2CO(s)+
O2(g)2N2(g)+2H2O(g)+CO2(g) ΔH=-780.02 kJ/mol，
由于反应过程中的能量变化只与物质的始态和终态有关，与反应过程无关，根据盖斯定律，将(i)×-(ii)，整理可得2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)的反应热ΔH= -42.98 kJ/mol；
②NO、NO2与Ca(OH)2会发生归中反应：NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O，由于Ca(NO2)2易溶于水，Ca(OH)2微溶于水，且石灰乳中Ca(OH)2主要以固体形式存在，导致不能与气体充分接触，使最后得到的滤渣中含有Ca(OH)2；根据方程式NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O可知：要制取Ca(NO2)2，应该控制NO、NO2的物质的量的比是1：1，若小于这个比值，则NO2气体过量，会发生反应：4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O，使Ca(NO2)2中杂质Ca(NO3)2的含量偏高；若大于这个比值，NO不能完全被吸收，仍然会导致大气污染；
(2)①废水中溶液pH越大，其中含有的NH3含量就越高，由于NH3比NH4+更易被氧化，因此氨氮更易被氧化；
②在酸性条件下ClO-、NH4+发生氧化还原反应产生N2、Cl-，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为：3ClO-+2NH4+=N2↑+3Cl-+3H2O+2H+(或写为3HClO+2NH4+=N2↑+3Cl-+3H2O+5H+)；
③由于a.O2的氧化性比NaClO弱；b.O2氧化氨氮速率比NaClO慢，因此在其他条件不变时，仅增加单位时间内通入空气的量，氨氮去除率几乎不变。
