题目内容

【题目】废水中氨态氮以NH3·H2O、NH3和NH4+的形式存在,废水脱氮已成为主要污染物减排和水体富营养化防治的研究热点。

Ⅰ.沉淀法

向废水中投入MgCl2和Na2HPO4,生成MgNH4PO4·6H2O沉淀,可将氨态氮含量降至10mg·L1以下。

(1)NH3的电子式:______。

(2)废水中的NH3·H2O转化为MgNH4PO4·6H2O的离子方程式是______。

(3)16℃时,向废水中加入MgCl2和Na2HPO4,使镁、氮、磷物质的量之比为1︰1︰1,沉淀过程中的pH对剩余氨态氮浓度的影响如图。欲使剩余氨态氮浓度低于10mg·L1,pH的适宜范围是______,pH偏大或者偏小均不利于MgNH4PO4·6H2O的生成。

Ⅱ.微波氧化法

(4)微波协同CuO和H2O2除去氨态氮

①其他条件相同,取相同体积的同一废水样品,微波10 min,剩余氨态氮浓度与一定浓度H2O2溶液添加量的关系如下图。据图推测CuO在氨态氮脱除中可能起催化作用,理由_____________

②微波协同CuO有利于H2O2除去氨态氮。该条件下,H2O2将NH3氧化为N2的化学方程式是____________________。

【答案】 Mg2+ + NH3·H2O+HPO42 + 5H2O = MgNH4PO4·6H2O↓ pH=8~10; pH偏大, NH4+、Mg2+易与OH结合生成NH3·H2O、Mg(OH)2, NH3·H2O的电离被抑制,使NH4+和Mg2+浓度降低;pH偏小,不利于HPO42电离,PO43浓度偏低。所以pH偏大或偏小均不利于MgNH4PO4·6H2O的生成; 相同的H2O2溶液添加量,相同时间内,与不加CuO相比,加入CuO,氨态氮浓度降低的多,反应速率快 3H2O2+ 2NH3 N2+6H2O

【解析】

(1)NH3的电子式为;

(2)根据题意,废水中的NH3·H2O转化为MgNH4PO4·6H2O,反应的离子方程式为Mg2+ + NH3·H2O+HPO42 + 5H2O = MgNH4PO4·6H2O↓;

(3)由图可以看出,欲使剩余氨态氮浓度低于10mg·L1,pH适宜范围为8~10,pH偏大, NH4+、Mg2+易与OH结合生成NH3·H2O、Mg(OH)2, NH3·H2O的电离被抑制,使NH4+和Mg2+浓度降低;pH偏小,不利于HPO42电离,PO43浓度偏低。所以pH偏大或偏小均不利于MgNH4PO4·6H2O的生成;

(4)①由图可知,在相同时间和H2O2溶液添加量相同时,添加了CuO的反应速率较快,氨态氮的剩余浓度远远小于未添加CuO;

②根据上述分析,在微波协同CuO作用下,H2O2和NH3生成N2,反应的方程式为3H2O2+ 2NH3 N2+6H2O。

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