Question

日常饮用水中NO₃^一的含量是水质卫生检验的重要标准之一，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NO₃^一的浓度，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液中几乎不含铝元素。①在溶液中铝粉和NO₃^一反应的离子方程式为                                                           。
②滤渣在空气中煅烧过程中涉及的相关反应方程式为                               
（3）用H₂催化还原法也可降低饮用水中NO₃^—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NO₃^－  主要来自于NH₄^＋。已知在微生物作用下，NH₄^＋  经过两步反应被氧化成NO₃^－  。两步反应的能量变化示意图如下：
   
试写出1 mol NH₄^＋ (aq)全部氧化成NO₃^－  (aq)的热化学方程式是                   。
（5）固体a熔融电解时阴极反应式为                               

Answer 1

（1）铝（或Al）(2分)
（2）①10Al+6NO₃^—+18H₂O＝10Al(OH)₃↓+3N₂↑+6OH^—(2分)
②4Al+ 3O₂2 Al₂ O₃    2Al(OH)₃ Al₂ O₃+3 H₂O（各2分）
（3）5H₂+2NO₃^—N₂↑+4H₂O+2OH^— (2分)
（或5H₂+2NO₃^—＋2H^＋N₂↑+6H₂O）
（4）NH₄^＋  (aq)＋2O₂(g)＝2H^＋(aq)＋NO₃^－  (aq)＋H₂O(l) △H＝－346 kJ·mol^－1(2分)
（5）Al³⁺+3e^-= Al（2分）

试题分析：（1）由于铝能和酸或碱都能反应，该方案在调节pH时，若pH过大或过小都会造成铝（或Al） 的利用率降低。（2）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，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^﹣；②滤渣在空气中煅烧过程中涉及的相关反应方程式为4Al+ 3O₂2 Al₂ O₃和2Al(OH)₃ Al₂ O₃+3 H₂O。（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^﹣N₂+4H₂O+2OH^﹣；（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。（5）固体a熔融电解时阴极是提电子的，反应式为Al³⁺+3e^-= Al。