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【题目】资料显示,可用次氯酸钠处理废水中的氨氮(NH3),使其转化为氮气除去,其主要反应如下:

① NH3(aq)+ HClO(aq)═ NH2Cl(aq)+ H2O(l)

② 2NH2Cl(aq)+ HClO(aq)═ N2(g)+ H2O(l)+ 3HCl(aq)

(1)在其他条件不变的情况下,向一定量废水中逐滴滴加次氯酸钠溶液,氨氮去除率随n(NaClO)/n(NH3)的变化曲线如下:

Ⅰ.物质NH2Cl中氮元素的化合价是____________。

Ⅱ.a-b点间,溶液中氨氮去除率迅速提高的原因是__________。

(2)Ⅰ.反应①②中HClO 的来源用化学用语解释是__________。

Ⅱ.实验测得,废水中pH与氨氮去除率如图所示:

pH较高时,氨氮去除率下降的原因是__________。

pH较低时,氨氮去除率也下降,可能的原因是__________。

(3)运用上述原理去除废水中的氨氮,可结合下图所示的电解法。

Ⅰ. a极为__________。

Ⅱ. d极反应式为__________。

【答案】 -1 c(NaClO)增大,水解平衡正向移动,使c(HClO)增大,NH3被氧化为N2速度加快 ClO- + H2O HClO + OH- pH较大时,c(OH-)较大,抑制NaClO水解,c(HClO)较小致氧化能力弱,去除率降低 pH较小时,c(H+)较大,促进NaClO水解,c(HClO)太高致HClO易分解,去除率降低 负极 Cl-- 2e- + H2O = H+ + HClO

【解析】

(1)Ⅰ.H为+1价,Cl为-1价,化合物中正负化合价的倒数和为0,则N元素的化合价为0-(+1)×2-(-1)=-1,故答案为:-1;

Ⅱ.a-b点间,溶液中氨氮去除率迅速提高的原因是c(NaClO)增大,水解平衡正向移动,使c(HClO)增大,NH3被氧化为N2速度加快,故答案为:c(NaClO)增大,水解平衡正向移动,使c(HClO)增大,NH3被氧化为N2速度加快;

(2)Ⅰ.反应①②中HClO的来源用化学用语解释是ClO-+H2OHClO+OH-,故答案为:ClO-+H2OHClO+OH-;

Ⅱ.pH较大时,c(OH-)较大,抑制NaClO水解,c(HClO)较小致氧化能力弱,去除率降低;pH较小时,c(H+)较大,促进NaClO水解,c(HClO)太高致HClO易分解,去除率降低,故答案为:pH较大时,c(OH-)较大,抑制NaClO水解,c(HClO)较小致氧化能力弱,去除率降低;pH较小时,c(H+)较大,促进NaClO水解,c(HClO)太高致HClO易分解,去除率降低;

(3)由图可知,电解时Cl-失去电子转化为HClO,HClO可氧化氨气生成氮气,则d连接电源正极为阳极,可知a为负极,d为阳极,阳极反应为Cl--2e-+H2O=H++HClO,故答案为:负极;Cl--2e-+H2O=H++HClO。

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