题目内容

【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__________________________。

【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。

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