Question

饮用水中NO

- 3

达到一定浓度时会对人类健康产生危害，为了降低饮用水中NO

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的浓度，某兴趣小组提出如下方案：

请回答下列问题：
（1）该方案中选用熟石灰调节pH，理由是

 

、

 

；在调节pH时，若pH过大或过小都会造成

 

的利用率降低．
（2）已知过滤后得到的滤渣是Al和Al（OH）₃，则在溶液中铝粉和NO

- 3

反应的离子方程式为

 

．
（3）用H₂催化还原法也可降低饮用水中NO

- 3

的浓度，已知反应中的还原产物和氧化产物均可参与大气循环，则催化还原法的离子方程式为

 

．
（4）饮用水中的NO

- 3

主要来自于NH

+ 4

．已知在微生物作用下，NH

+ 4

经过两步反应被氧化成NO

- 3

．两步反应的能量变化示意图如图所示．试写出1 mol NH

+ 4

（aq）全部氧化成NO

- 3

（aq）的热化学方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）铝粉与硝酸根离子发生氧化还原反应生成固体，则固体为氢氧化铝，则硝酸被还原为氮气；
（2）选用熟石灰调节pH，原料来源丰富，价格便宜，且引人离子对人体无害，注意pH过大或过小，都将直接发生Al与酸或碱的反应；
（3）用H₂催化还原法也可降低饮用水中NO₃^-的浓度，反应中的还原产物和氧化产物均可参与大气循环，则产物为水和氮气；
（4）由图可知，第一步热化学反应为NH₄⁺ （aq）+1.5O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₂^- （aq）+H₂O（l）△H=-2736 kJ?mol^-1，第二步热化学反应为NO₂^- （aq）+0.5O₂（g）=NO₃^- （aq））△H=-73kJ?mol^-1，利用盖斯定律可计算1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^- （aq）的热化学方程式．

解答：解：（1）选用熟石灰调节pH，原料来源丰富，价格便宜，且引人离子对人体无害，注意pH过大或过小，都将直接发生Al与酸或碱的反应，否则会造成Al的大量消耗，
故答案为：来源丰富、价格便宜；引入的Ca²⁺对人体无害；铝；
（2）铝粉与硝酸根离子发生氧化还原反应生成固体，则固体为氢氧化铝，则硝酸被还原为氮气，则在溶液中铝粉和NO₃^-反应的离子方程式为10Al+6NO₃^-+18H₂O=10Al（OH）₃+3N₂↑+6OH^-，
故答案为：10Al+6NO₃^-+18H₂O=10Al（OH）₃+3N₂↑+6OH^-；
（3）H₂催化还原饮用水中NO₃^-，反应中的还原产物和氧化产物均可参与大气循环，则产物为水和氮气，该反应为5H₂+2NO₃^-

催化剂  .

N₂+4H₂O+2OH^-（或5H₂+2NO₃^-+2H⁺

催化剂  .

N₂↑+6H₂O）．
故答案为：5H₂+2NO₃^-

催化剂  .

N₂+4H₂O+2OH^-（或5H₂+2NO₃^-+2H⁺

催化剂  .

N₂↑+6H₂O）
（4）由图可知，第一步热化学反应为NH₄⁺ （aq）+1.5O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₂^- （aq）+H₂O（l）△H=-2736 kJ?mol^-1①，
第二步热化学反应为NO₂^- （aq）+0.5O₂（g）=NO₃^- （aq））△H=-73kJ?mol^-1②，
由盖斯定律可知①+②得1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^- （aq）的热化学方程式为NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₃^- （aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ?mol^-1，
故答案为：NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₃^- （aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ?mol^-1．

点评：本题以信息的形式考查氧化还原反应、离子反应及热化学反应，注重对化学用语的考查，注意知识与题目信息的结合来解答，对学生能力要求较高，题目难度中等．