Question

【题目】氨对人类的生产生活具有重要影响。

（1）氨的制备与利用。

① 工业合成氨的化学方程式是____________。

②氨催化氧化生成一氧化氮反应的化学方程式是___________。

（2）氨的定量检测。水体中氨气和铵根离子(统称氨氮)总量的检测备受关注。利用氨气传感器检测水体中氨氮含量的示意图如下：

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

② 若利用氨气传感器将1 L水样中的氨氮完全转化为N2时，转移电子的物质的量为6×10-4 mol，则水样中氨氮(以氨气计)含量为________mg·L-1。

（3）氨的转化与去除。 微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。

已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5 : 2，写出A极的电极反应式：_______。

Answer 1

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

【解析】

（1）①工业合成氨是利用氮气和氢气在高温高压催化剂作用下反应生成氨气；

②氨气的催化氧化生成一氧化氮和水；
（2）①氢氧根离子浓度增大会结合铵根离子利于生成氨气；
②若利用氨气传感器将1L水样中的氨氮完全转化为N2时，依据氮元素守恒和电子转移守恒计算水样中氨氮（以氨气计）含量；
（3）图示分析可知微生物燃料电池中氢离子移向B电极，说明A为原电池的负极，B为原电池的正极，NO3-离子在正极得到电子生成氮气发生还原反应，CH3COO-在原电池负极失电子生成二氧化碳气体，发生氧化反应，环境为酸性介质，据此解答。

（1）①工业合成氨是利用氮气和氢气在高温高压催化剂作用下反应生成氨气，反应的化学方程式为：N2+3H22NH3；
故答案为：N2+3H22NH3；

②氨气的催化氧化生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O；故答案为：4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）①利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用是c(OH-)增大，使NH4++OH-NH3H2ONH3+H2O平衡正向移动，利于生成氨气，被空气吹出；
故答案为：c(OH-)增大，使NH4++OH-NH3H2ONH3+H2O平衡正向移动，利于生成氨气，被空气吹出；
②将1L水样中的氨氮完全转化为N2时，转移电子的物质的量为6×10-4mol，依据氮元素守恒可得关系式2NH3～N2～6e-，根据该关系式可列出比例式
2NH3～N2～6e-，
2 6
n 6×10-4mol

氨气物质的量为：n=2×10-4mol，浓度为2×10-4mol/L，

水样中氨氮（以氨气计）含量=2×10-4mol/L×17g/mol=3.4×10-3g/L=3.4mg/L；
故答案为：3.4；
（3）由图示分析可知微生物燃料电池中氢离子移向B电极，说明A为原电池的负极，B为原电池的正极，NO3-离子在正极得到电子生成氮气发生还原反应，CH3COO-在原电池负极失电子生成二氧化碳气体，发生氧化反应，环境为酸性介质，则A极的电极反应式为：CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+；

故答案为：CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+。