题目内容
【题目】氮元素是造成水体富营养化的主要原因，在水中常以氨氮或NO3形式存在。
（1）在pH为4～6时，用H2在Pd-Cu催化下将NO3-还原为N2可消除水中NO3。该反应的离子方程式为____。若用H2和CO2的混合气体代替H2，NO3-去除效果更好，其原因是____。
（2）NaClO氧化可除去氨氮，反应机理如图1所示（其中H2O和NaCl略去），实验测得相同条件下，相同反应时间，pH与氨氮的去除率关系如图2所示，温度与氨氮去除率关系如图3所示。
图1 图2 图3
①NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为____。
②如图2所示，在pH＞9时，pH越大去除率越小，其原因是____。
③如图3所示，温度低于15℃时，温度越低去除率越低其原因是____。当温度高于25℃时，温度越高去除率也越低，其原因是____。
（3）用电化学法可去除废水中的氨氮。在含NH4+的废水中加入氯化钠，用惰性电极电解。反应装置如图4所示，则电解时，a极的电极反应式为____。
【答案】 2NO3– + 5H2 + 2H+ ＝N2↑+ 6H2O CO2溶于溶液中，可维持pH在4～6之间 2NH3 + 3NaClO＝N2↑+ 3H2O + 3NaCl ClO的浓度减小，氧化反应速率减慢 温度低时反应速率慢 温度高时，加快了HClO的分解（或NaClO分解），利用率降低 2H2O + 2NH4+ + 2e–＝2NH3·H2O + H2↑或2H+ + 2e–＝H2↑
【解析】分析：（1）氢气能将硝酸根还原为氮气，溶液呈酸性，说明有H+参与反应，氢气被氧化生成水；（2）根据图示找出反应物和生成物；（3）根据图中电解原理解答。
详解：（1）氢气能将硝酸根还原为氮气，溶液呈酸性，说明有H+参与反应，氢气被氧化生成水，书写时注意反应的条件，故答案为：2NO3– + 5H2 + 2H+ ＝N2↑+ 6H2O（催化剂条件）；因为需控制pH为4～6，若用H2和CO2的混合气体代替H2，CO2溶于溶液中，可维持pH在4～6之间，使NO3-去除效果更好，因此，本题答案为：2NO3– + 5H2 + 2H+ ＝N2↑+ 6H2O ；CO2溶于溶液中，可维持pH在4～6之间。
（2）①由图知，NaClO氧化NH3生成N2、H2O和NaCl,根据得失电子守恒、原子守恒写出反应的化学方程式为2NH3 + 3NaClO＝N2↑+ 3H2O + 3NaCl。
②在pH＞9时，ClO-的浓度减小，氧化反应速率减慢，去除率降低。
③由图知温度低于15℃时，反应速率慢，去除率降低。当温度高于25℃时，加快了HClO的分解（或NaClO分解），利用率降低。
因此，本题正确答案为：NH3 + 3NaClO＝N2↑+ 3H2O + 3NaCl ；ClO-的浓度减小，氧化反应速率减慢 ；温度低时反应速率慢 ； 温度高时，加快了HClO的分解（或NaClO分解），利用率降低。
（3）据图可知，该池为电解池，a为阴极，b为阳极，a极发生还原反应，电极反应式为：2H2O + 2NH4+ + 2e–＝2NH3·H2O + H2↑或2H+ + 2e–＝H2↑。因此，本题答案为：2H2O + 2NH4+ + 2e–＝2NH3·H2O + H2↑或2H+ + 2e–＝H2↑。
