Question

【题目】氮、磷对水体的污染情况越来越受到人们的重视。回答下列问题：

(1)常温下，在pH约为9时，用澄清石灰水可将水体中的HPO42-化为Ca10(PO4)6(OH)2沉淀除去，该反应的离子方程式为_____________。

(2)除去地下水中的硝态氮通常用还原剂将其还原为N2。

①Prusse等提出的用Pd-Cu作催化剂，常温下，在pH为4.0~6.0时，可直接用H2将NO3-还原为N2，该反应的离子方程式为__________。研究发现用H2和CO2的混合气体代替H2，NO3-的去除效果比只用H2时更好，其原因是________。

②在pH约为5时，用纳米Fe粉可将NO3-还原为N2，Fe粉被氧化为Fe2+，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_________。

(3)实验测得相同条件下，用次氯酸钠脱除水体中的氨态氮的过程中(2NH3+3ClO-=N2+3H2O+3Cl-)，pH与氨态氮的去除率关系如图所示，在pH大于9时，pH越大，去除率越小，其原因是_________。

Answer 1

【答案】10Ca2++8OH-+6HPO42-=Ca10(PO4)6(OH)2↓+6H2O 2NO3-+5H2+2H+N2+6H2O CO2溶于水后呈酸性，可以提供H+，有利于pH维持在4.0~6.0 5∶1 pH大于9时，ClO-的氧化性减弱，不利于氧化NH3

【解析】

(1)Ca(OH)2与HPO42-反应产生Ca10(PO4)6(OH)2沉淀和水；

(2)①在pH为4.0~6.0的酸性条件下，H2将NO3-还原为N2，CO2溶于水会电离产生H+，便于H2还原NO3-；

②在pH约为5时，纳米Fe粉可将NO3-还原为N2，Fe粉被氧化为Fe2+，根据电子守恒配平方程式，可得该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比；

(3)根据ClO-氧化性与溶液的pH关系分析。

(1)Ca(OH)2与HPO42-反应产生Ca10(PO4)6(OH)2沉淀和水，根据电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为10Ca2++8OH-+6HPO42-=Ca10(PO4)6(OH)2↓+6H2O；

(2)①在pH为4.0~6.0的酸性条件下，具有还原性的H2可以将NO3-还原为N2，反应的离子方程式为：2NO3-+5H2+2H+N2+6H2O ；若H2中混有CO2，CO2溶于水反应产生的H2CO3发生电离作用，会电离产生H+，有利于pH维持在4.0~6.0，便于H2还原NO3-；

②在pH约为5时，用纳米Fe粉可将NO3-还原为N2，Fe粉被氧化为Fe2+，根据电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可得该反应的化学方程式为：5Fe+12H++2NO3-=5Fe2++N2↑+6H2O，根据方程式可知：在该反应中氧化产物Fe2+与还原产物N2的物质的量之比为5：1；

(3)ClO-具有强的氧化性，溶液的pH越小，ClO-氧化性越强，pH越大，ClO-的氧化性越弱。当pH大于9时，溶液进行较强，则ClO-的氧化性减弱，不利于氧化NH3。