20.铵盐是一种重要的水体污染物.某课题组利用电解法,在含Cl-的水样中,探究将NH4+转化为N2而脱氮的影响因素和反应机理.
(1)电解法脱氮的原理可能如下:
①直接电氧化
在碱性条件下,发生2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O反应的电极为阳极(填“阴”、“阳”)极;
②•OH(羟自由基)电氧化
在电流作用下,利用产生的强氧化性中间产物•OH脱氮;•OH中O元素的化合价-1;
③间接电氧化
利用电解产生的Cl2,与H2O作用生成HClO进行脱氮.请写出HClO在酸性条件下氧化NH4+的离子方程式3HClO+2NH4+=N2↑+3Cl-+5H++3H2O.
(2)探究适宜的实验条件
如图为不同电流强度下脱氮的效果,综合考虑能耗因素,电流强度应选择10A.
(3)该课题组进一步探究脱氮过程中的强氧化性的活性中间产物,提出了如下假设,请你完成假设三:
假设一:只有•OH;
假设二:只有HClO;
假设三:既有•OH又有HClO.
(4)请你设计实验探究脱氮过程中是否有•OH产生,完成下表内容.
实验方案预期实验结果和结论
配制一定pH、NH4+和Cl-浓度的溶液,用最佳电流强度,电解样品90min后,采用电子自旋共振法检测样品中•OH
(5)研究得知,脱氮过程主要以原理③为主,弱酸性溶液中比强酸溶液中更利于使NH4+转化为N2而脱氮,请从化学平衡移动的角度解释其原因酸性较强时,Cl2+H2O?H++Cl-+HClO的化学平衡逆向移动,生成的HClO减少,不利脱氮.
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