Question

20．工业上可用以下方案使饮用水中NO₃^-含量达标．

请回答下列问题：
（1）调节pH不宜过大或过小，否则会造成Al的利用率降低；试剂X可选用B（填序号）．
A．NaOH         B．Ca（OH）₂   C．NH₃•H₂O    D．CuO    E．CO₂
（2）流程中操作①的名称为过滤，若在实验室中进行此操作，所需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒．
（3）写出溶液中铝粉和NO₃^-反应的离子方程式：10Al+6NO₃^-+18H₂O═10Al（OH）₃↓+3N₂↑+6OH^-．
（4）还可用以下化学反应使饮用水中NO₃^-含量达标，产物之一是空气的主要成分．完成下列离子方程式：
5H₂+2NO₃^-+2H⁺$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$1N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 试剂X为Ca（OH）₂，选用Ca（OH）₂调节pH，原料来源丰富，价格便宜，且引人离子对人体无害，在pH=10.25时加入铝粉，与NO₃^-发生氧化还原反应生成氮气和氢氧化铝，煅烧生成氧化铝，电解可生成铝，
（1）pH过大或过小，加入的铝粉会反应生成H₂，造成Al的利用率降低．选用Ca（OH）₂调节pH较合适，因引入的Ca²⁺对人体无害，且来源丰富，价格便宜；
（2）操作①是过滤；
（3）根据流程的信息可知，铝粉还原溶液中NO₃^-生成N₂，同时生成难溶物Al（OH）₃；
（4）H₂还原NO₃^-也生成N₂（空气的主要成分）．

解答 解：试剂X为Ca（OH）₂，选用Ca（OH）₂调节pH，原料来源丰富，价格便宜，且引人离子对人体无害，在pH=10.25时加入铝粉，与NO₃^-发生氧化还原反应生成氮气和氢氧化铝，煅烧生成氧化铝，电解可生成铝，
（1）pH过大或过小，加入的铝粉会反应生成H₂，造成Al的利用率降低．选用微溶的Ca（OH）₂调节溶液的pH较合适，因引入的Ca²⁺对人体无害，且来源丰富，价格便宜，故答案为：B；
（2）流程中操作①用于分离固体和液体，为过滤操作，用到的仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：过滤； 烧杯、漏斗、玻璃棒；
（3）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^-；
（4）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^-+2H⁺$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+6H₂O，
故答案为：5；2；2H⁺；N₂；6．

点评 本题以信息的形式考查氧化还原反应、离子反应，侧重于学生的分析、实验能力的考查，为高频考点和常见题型，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．