Question

【题目】饮用水中NO3- 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 -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NO3-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1molNH4＋(aq)全部氧化成NO3－(aq)的热化学方程式是__________________________。

Answer 1

【答案】引入的Ca2+对人体无害 来源丰富 价格便宜（意思相近均给分） 铝（或Al） 10Al+6NO3- +18H2O＝10Al(OH)3↓+3N2↑+6OH- 5H2+2NO3- N2↑+4H2O+2OH- NH4＋(aq)＋2O2(g)＝2H＋(aq)＋NO3－(aq)＋H2O(l)△H＝－346kJ· mol－1

【解析】

(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；

(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；

(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。

(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－N2+4H2O+2OH－（或5H2+2NO3－+2H＋N2↑+6H2O）；

(4)由图可知，第一步热化学反应为NH4＋(aq)+O2(g)=2H＋(aq)+NO2－(aq)+H2O(l) △H=-2736 kJ·mol－1 ①，第二步热化学反应为NO2－(aq)+O2(g)=NO3－(aq) △H=-73kJ·mol－1 ②，

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。