Question

14．工業上可用以下方案使飲用水中N0₃^-含量達標．

請回答下列問題：
（1）調節pH不宜過大或過小，否則會造成鋁的利用率降低；試劑X可選用B（填序號）．
A．NaOH    B．Ca（OH）₂   C．NH₃．H₂O    D．CuO    E．CO₂
（2）流程中操作①的名稱為過濾．
（3）寫出溶液中鋁粉和NO₃^-反應的離子方程式：10Al+6NO₃^-+18H₂O═10Al（OH）₃↓+3N₂↑+6OH^-．
（4）還可用以下化學反應使飲用水中NO₃^-含量達標，產物之一是空氣的主要成分．完成下列離子方程式：
□H₂+□NO₃^-+□2H⁺$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$□N₂+□H₂O．

Answer 1

分析 試劑X為Ca（OH）₂，選用Ca（OH）₂調節pH，原料來源豐富，價格便宜，且引人離子對人體無害，在pH=10.25時加入鋁粉，與NO₃^-發生氧化還原反應生成氮氣和氫氧化鋁，煅燒生成氧化鋁，電解可生成鋁，
（1）pH過大或過小，加入的鋁粉會反應生成H₂，造成Al的利用率降低．選用Ca（OH）₂調節pH較合適，因引入的Ca²⁺對人體無害，且來源豐富，價格便宜．
（2）操作①是過濾．
（3）根據流程的信息可知，鋁粉還原溶液中NO₃^-生成N₂，同時生成難溶物Al（OH）₃．
（4）H₂還原NO₃^-也生成N₂（空氣的主要成分）．

解答 解：試劑X為Ca（OH）₂，選用Ca（OH）₂調節pH，原料來源豐富，價格便宜，且引人離子對人體無害，在pH=10.25時加入鋁粉，與NO₃^-發生氧化還原反應生成氮氣和氫氧化鋁，煅燒生成氧化鋁，電解可生成鋁，
（1）選用熟石灰調節pH，原料來源豐富，價格便宜，且引人離子對人體無害，注意pH過大或過小，都將直接發生Al與酸或堿的反應，否則會造成Al的大量消耗，
故答案為：鋁；B；
（2）流程中操作①用于分離固體和液體，為過濾操作，用到的儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：過濾；
（3）鋁粉與硝酸根離子發生氧化還原反應生成固體，則固體為氫氧化鋁，則硝酸被還原為氮氣，則在溶液中鋁粉和NO₃^-反應的離子方程式為10Al+6NO₃^-+18H₂O=10Al（OH）₃+3N₂↑+6OH^-，
故答案為：10Al+6NO₃^-+18H₂O═10Al（OH）₃↓+3N₂↑+6OH^-；
（4）H₂催化還原飲用水中NO₃^-，反應中的還原產物和氧化產物均可參與大氣循環，則產物為水和氮氣，該反應為5H₂+2NO₃^-+2H⁺$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+6H₂O，
故答案為：5；2；2H⁺；N₂；6．

點評 本題以信息的形式考查氧化還原反應、離子反應，側重于學生的分析、實驗能力的考查，為高頻考點和常見題型，注重對化學用語的考查，注意知識與題目信息的結合來解答，對學生能力要求較高，題目難度中等．