2026届新高考化学冲刺复习-废水中氨氮的去除

2026届新高考化学冲刺复习废水中氨氮的去除——基于物质性质的归因分析学习目标1.了解废水中氨氮的来源、存在形式及危害。2.掌握氨氮去除的主要方法及其化学原理。3.构建基于物质性质的归因分析模型。NH3是一种非常重要的化学品,合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题,是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。随着化肥、石油化工等行业的迅速发展壮大,由此而产生的高氨氮废水也成为行业发展制约因素之一。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化,甚至对人群及生物产生毒害作用。导任务，创设情境问题1:什么是氨氮?废水中的氨氮有哪些存在形式?活动一、认识氨氮探新知，任务实施NH3/NH3·H2O/NH4+？活动二、氨氮的去除问题2:从化合价及物质分类的角度思考，如何实现氨氮的转化?氨氮废水的处理方法包括:▶生物脱氮法:利用硝化菌和反硝化菌降解氨氮,将其变成无害的氮气排放。▶吹脱法:碱性条件下,将氨氮转化为游离氨,通入空气吹脱出氨气。▶化学沉淀法:通过加入氨氮去除剂使氨氮沉淀析出。▶氧化法:通过强氧化剂将氨氮氧化成氮气。▶吸附法:利用活性炭等材料吸附移除废水中的氨氮。▶离子交换法:通过离子交换树脂将氨离子从废水中取代出来,效果较好但维护成本较高。探新知，任务实施化学沉淀法探究2022年,我国研究团队首次提出了亚硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO3)2·H2O]沉淀法:向高浓度氨氮废水中(含NH4+、Cl-、H+)加入Na2SO3溶液和FeCl2溶液,会使氨氮转化为亚硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO3)2·H2O]沉淀。请写出该反应的离子方程式:

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活动二、氨氮的去除问题2:如何实现氨氮的转化?探新知，任务实施用稀HCl和稀NaOH溶液调节初始氨氮废水的pH,不同初始pH对氨氮去除率的影响如下左图所示,右侧X射线衍射图显示了不同初始pH下,去除氨氮后,体系中Fe元素的存在形式。问题3:pH=9时,氨氮去除率较低的原因是什么?

化学沉淀法探究——初始pH对氨氮去除率的影响探新知，任务实施Fe2+被氧化为Fe3+,

SO32-被氧化为SO42-,Fe3+转化Fe2(SO4)3,Fe2O3,不会与NH4+结合生成亚硫酸亚铁铵沉淀,导致氨氮去除率降低。化学沉淀法探究——药品添加比对氨氮去除率的影响改变Na2SO3的添加比例,氨氮去除率随初始n(SO32-):n(NH4+)的变化如图所示:问题4:当n(SO32-):n(NH4+)>1:1时,氨氮去除率下降的原因是什么?探新知，任务实施①当n(SO32-):n(NH4+)>1:1，随着Na2SO3投加量的增大，

过量的SO32-发生水解使溶液的碱性增强，促进Fe2+的水解转化为Fe(OH)2，减少了与NH4+反应的Fe2+；②过量的SO32-优先和Fe2+结合生成FeSO3沉淀，消耗了Fe2+,最终导致氨氮去除率降低。化学沉淀法探究——温度对氨氮去除率的影响保证其他条件不变,改变不同的温度,氨氮去除率的变化如下图所示:问题5:升高温度,氨氮去除率下降的原因是什么?探新知，任务实施当温度升高，亚硫酸亚铁铵的溶解度增大请结合分析过程,尝试归纳归因类问题的解题思维模型炼内核，建模提升找准研究对象分析影响因素获取关键信息关联结果作答2NH4++Fe2++2SO32-+H2O=(NH4)2Fe(SO3)2·H2O↓pH、药品投料比、温度Fe2+、SO32-具有还原性，Na2SO3溶液呈现碱性、……氨氮去除率降低2NH4++Fe2++2SO32-+H2O=(NH4)2Fe(SO3)2·H2O↓pH、温度、药品投料比氨氮去除率降低问题6:关键信息从何获取？什么信息是关键信息？找准研究对象分析影响因素获取关键信息关联结果作答展成果

，思维呈现

请结合分析过程,尝试归纳归因类问题的解题思维模型请结合分析过程,尝试归纳解决归因分析类习题的解题思路找准研究对象分析影响因素获取关键信息物质性质检索已有知识提取题干信息化学性质物理性质吸附性：溶解性:挥发性:浓盐酸、浓硝酸、氨水、H2S等有气体、难溶物参与反应或生成等活性炭、催化吸附等……氧化、还原性（化学价角度）酸、碱性（物质分类角度）不稳定性（特性）MnO4-、ClO-

、Fe2+、SO32-等常见的氧化剂、还原剂酸、碱、能水解的盐等反应过程引起的酸碱性变化受浓度、酸碱性等条件影响速率平衡反应机理展成果

，思维呈现

受热易分解：H2O2

、HClO、NH4Cl、浓硝酸、氨水等高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效氧化剂,可用于氨氮处理。K2FeO4在干燥空气中和强碱性溶液中能稳定存在。氧化剂的氧化性受溶液中的H+浓度影响较大。用K2FeO4氧化含氨氮废水,其他条件相同时,废水pH对氧化氨氮去除率及氧化时间的影响如图所示。氧化法问题7:当pH<9时,随着pH的增大,氨氮去除率增大、氧化时间明显增长的原因是什么?迁移，复杂情境用模当pH<9时，①随着pH的增大，K2FeO4的稳定性增强，利用率提高；氨氮逐渐从NH4+向NH3

、NH3·H2O形式转化，还原性增强，与K2FeO4反应更充分，最终导致氨氮去除率增大。②随着pH的增大，H+浓度减小，FeO42-的氧化性减弱，氧化时间明显增长。皮革厂废水处理皮革厂的废水中含有一定量的氨氮(以NH3、NH4+形式存在),通过沉淀和氧化两步处理后可使水中氨氮达到国家规定的排放标准。(1)沉淀:……(2)氧化:调节经沉淀处理后的废水pH约为6,加入NaClO溶液进一步氧化处理。①研究发现,废水中氨氮去除率随温度升高呈先升后降趋势。当温度大于30℃时,废水中氨氮去除率随着温度升高而降低,其原因是?迁移，复杂情境用模②n(ClO-)/n(氨氮)对废水中氨氮去除率和总氮去除率的影响如图所示。当n(ClO-)/n(氨氮)>1.54后,总氮去除率下降的原因是?迁移，复杂情境用模水中氮元素的总含量，主要分为两种：氨氮：NH3

、NH3·H2O