问题 填空题

(12分)饮用水中含有一定浓度的NO3将对人类健康产生危害,NO3能氧化人体血红蛋白中的Fe(II),使其失去携氧功能。为了降低饮用水中NO3的浓度,某兴趣小组提出如下方案:

请回答下列问题:

⑴已知过滤后得到的滤渣是一种混合物,则在溶液中铝粉和NO3反应的离子方程式为

__________________________________________。

⑵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。

⑶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____________________________________。

⑷饮用水中的NO3  主要来自于NH4。已知在微生物作用的条件下,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                        

答案

(12分)

⑴10Al+6NO3-+18H2O10Al(OH)3+3N2↑+6OH-(3分)

⑵引入的Ca2+对人体无害(1分)来源丰富、价格便宜(1分) 铝(1分)

⑶5H2+2NO3-N2+4H2O+2OH-(3分)

⑷NH4  (aq)+2O2(g)2H(aq)+NO3  (aq)+H2O(l) △H=-346 kJ·mol1(3分)

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:(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-

故答案为:10Al+6NO3-+18H2O=10Al(OH)3+3N2↑+6OH-

(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,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;

(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-

故答案为: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

故答案为:NH4+(aq)+2O2(g)=2H+(aq)+NO3-(aq)+H2O(l)△H="-346" kJ?mol-1

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