废水中氨氮(主要以NH4+和NH3形式存在)的去除常见的有生物脱氮法和电解法。
(1)生物脱氮法是将水中的氨氮通过硝化和反硝化作用最终转化为氮气而除去,其过程如下:
①硝化反应的适宜温度是15~20℃,温度过高,硝化速率会迅速下降,其可能原因是 ▲ 。
②请写出以有机物甲醇CH3OH对NO3-进行反硝化过程的离子反应方程式 ▲ 。
(2)电解法产生的强氧化性物质HClO也可将氨氮转化为氮气而除去,实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl的酸性混合溶液来模拟。
①阳极的电极反应式 ▲ ,处理1mol的(NH4)2SO4,需要消耗HClO的物质的量是
▲ mol。
②已知25℃氯水溶液中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如下图所示。
由图可知该温度下HClO的电离常数值为 ▲ 。
③电解过程中溶液初始Cl-浓度和pH对氨氮去除速率影响关系如图甲和图乙所示。
甲 乙
图甲中发现随着Cl-浓度逐渐增大,氨氮的去除速率不断加快的原因可能是 ▲ 。
图乙中pH为6时处理效果最佳,当pH过低时,处理效果不佳的原因可能是 ▲ 。
反硝化细菌
(1)①温度高,硝化细菌失活或蛋白质变性 (2分)
②CH3OH+3NO3−3NO2−+CO2↑+2H2O (2分)
(2)①2Cl-2e-
Cl2或H2O + Cl-
2e-
HClO + H+ (2分) 3 (2分)
② (2分)
③HClO浓度增大 (2分) pH小,抑制Cl2在水中的溶解,HClO浓度减小 (2分)
镁:
化学式Mg,它是一种银白色的轻质碱土金属,化学性质活泼,能与酸反应生成氢气,具有一定的延展性和热消散性。镁元素在自然界广泛分布,是人体的必需元素之一,原子结构示意图:。
氧化镁:
化学式MgO是镁的氧化物,一种离子化合物。常温下为一种白色固体。氧化镁以方镁石形式存在于自然界中,是冶镁的原料。
氢氧化镁:
化学式Mg(OH)2,式量58.32。白色无定形粉末。难溶于水,易溶于稀酸和铵盐溶液。饱和水溶液的浓度为1.9毫克/升(18℃),呈碱性。加热到350℃失去水生成氧化镁。用做分析试剂,还用于制药工业。氧化镁跟水反应可得氢氧化镁。
镁及其化合物的物理性质和化学性质:
物理性质 | 化学性质 | |
Mg | 银白色固体,密度1.738g﹒cm3-,熔点645℃,沸点1090℃,导电导热性较好,延展性较好 | ①镁和铝两元素的原子最外层分别有2个和3个电子。在参加化学反应时,容易失去最外层电子成为阳离子,表现还原性。 Mg-2e-==Mg2+ ②镁与非金属反应 O2+2Mg ![]() Cl2+Mg ![]() S+Mg ![]() 3Mg+N2 ![]() 说明在常温下,镁能与空气里的氧气发生反应,生成一层致密的氧化物薄膜,从而使金属失去光泽。由于这层氧化物薄膜能阻止金属的继续氧化,所以镁有抗腐蚀性。 ③镁与酸反应 2HCl+Mg==MgCl2+H2↑ 2H++Mg==Mg2++H2↑ 镁跟硝酸、浓硫酸反应时,硝酸中的氮元素、硫酸中的硫元素被还原,不生成氢气。 ④镁跟某些氧化物反应 2Mg+CO2 ![]() ⑤镁跟水反应 Mg+2H2O ![]() 说明:镁跟冷水反应非常缓慢. |
MgO | 白色固体,离子化合物,熔点为3073K,硬度(莫氏)为6.5,难溶于水的固体,熔点很高,是很好的耐火材料 | 典型的碱性氧化物,不能与水反应 |
Mg(OH)2 | 白色难溶于水的固体,其水溶液中c(OH-)很小,可以使酚酞溶液变成浅红色 Mg(OH)2(s) ![]() |
①可与酸反应生成盐和水,如Mg(OH)2+2HCl==MgCl2+2H2O ②热稳定性差,受热容易分解 Mg(OH)2 ![]() |
工业制备镁:
电解熔融状态的氯化镁制取镁
阳极反应:2Cl--2e-==Cl2↑
阴极反应:Mg2++2e-==Mg
总反应:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
Mg2++2Cl-==Mg+Cl2↑
说明氧化镁比氯化镁熔点高,为了降低能耗,工业电解制取镁采用的原料是氯化镁而不是氧化镁。
氧化镁的应用:
氧化镁可用于染料,油漆,玻璃,化学试剂,医药,食品添加剂等方面,工业上利用MgO熔点高的特点,制造耐火材料。
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