Question

飲用水中含有一定濃度的NO₃^-將對人類健康產生危害，NO₃^-能氧化人體血紅蛋白中的Fe（II），使其失去攜氧功能．為了降低飲用水中NO₃^-的濃度，某興趣小組提出如圖甲方案：

請回答下列問題：
（1）已知過濾后得到的濾渣是一種混合物，則在溶液中鋁粉和NO₃^-反應的離子方程式為______．
（2）該方案中選用熟石灰調節pH，理由是______、______，在調節pH時，若pH過大或過小都會造成______的利用率降低．
（3）用H₂催化還原法也可降低飲用水中NO₃^-的濃度，已知反應中的還原產物和氧化產物均可參與大氣循環，則催化還原法的離子方程式為______．
（4）飲用水中的NO₃^- 主要來自于NH₄⁺．已知在微生物作用的條件下，NH₄⁺ 經過兩步反應被氧化成NO₃^-．兩步反應的能量變化示意圖如圖乙：試寫出1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^- （aq）的熱化學方程式是______．

Answer 1

解：（1）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^-；
（2）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：來源豐富、價格便宜；引入的Ca²⁺對人體無害；鋁；
（3）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^-N₂+4H₂O+2OH^-，
故答案為：5H₂+2NO₃^-N₂+4H₂O+2OH^-；
（4）由圖可知，第一步熱化學反應為NH₄⁺ （aq）+1.5O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₂^- （aq）+H₂O（l）△H=-2736 kJ?mol^-1①，
第二步熱化學反應為NO₂^- （aq）+0.5O₂（g）=NO₃^- （aq））△H=-73kJ?mol^-1②，
由蓋斯定律可知①+②得1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^- （aq）的熱化學方程式為NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₃^- （aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ?mol^-1，
故答案為：NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₃^- （aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ?mol^-1．
分析：（1）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；
（2）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；
（3）用H₂催化還原法也可降低飲用水中NO₃^-的濃度，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；
（4）由圖可知，第一步熱化學反應為NH₄⁺ （aq）+1.5O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₂^- （aq）+H₂O（l）△H=-2736 kJ?mol^-1，第二步熱化學反應為NO₂^- （aq）+0.5O₂（g）=NO₃^- （aq））△H=-73kJ?mol^-1，利用蓋斯定律可計算1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^- （aq）的熱化學方程式．
點評：本題以信息的形式考查氧化還原反應、離子反應及熱化學反應，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．