Question

20．（1）用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO₃^-）已成为环境修复研究的热点之一．Fe还原水体中NO₃^-的反应原理如图所示．
①作负极的物质是铁．
②正极的电极反应式是NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O．
（2）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
已知反应①中相关的化学键键能数据如表：

化学键	H-H	C-O	C-O	H-O	C-H
E/（KJ•mol-1）	436	343	1075	465	413

由此计算△H₁=-99kJ•mol^-1．已知△H₂=-58kJ•mol^-1，则△H₃=+41kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①Fe还原水体中NO₃^-，根据题意Fe₃O₄为电解质，则Fe作还原剂，失去电子，作负极；
②NO₃^-在正极得电子发生还原反应产生NH₄⁺；
（2）反应热=反应物总键能-生成物总键能；根据盖斯定律：反应②-反应①=反应③，反应热也进行相应的计算．

解答 解：（1）①Fe还原水体中NO₃^-，则Fe作还原剂，失去电子，作负极，
故答案为：铁；
②NO₃^-在正极得电子发生还原反应产生NH₄⁺，则正极的电极反应式为：NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O，
故答案为：NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O；
（2）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H₁=1076kJ•mol^-1+2×436kJ•mol^-1-（3×413+343+465）kJ•mol^-1=-99kJ•mol^-1，
根据盖斯定律：反应②-反应①=反应③，故△H₃=△H₂-△H₁=-58kJ•mol^-1-（-99kJ•mol^-1）=+41kJ•mol^-1，
故答案为：-99；+41．

点评 本题考查化学反应与能量，电化学以及反应热的计算，电极反应式的书写是易错点，注意图中信息的把握，难度中等．