Question

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：

（1）该方案中选用熟石灰调节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一种混合物，该混合物的主要成份是             （填化学式）．

（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1mol NH₄⁺ （aq）全部氧化成NO₃^﹣（aq）的热化学方程式是                   ．

Answer

（1）Al；（2）Al（OH）3 和Al；

（3）5H2+2NO3﹣N2+4H2O+2OH﹣或5H2+2NO3﹣+2H+N2+6H2O；

（4）NH4+ （aq）+2O2（g）=2H+（aq）+NO3﹣（aq）+H2O（l）△H=﹣346 kJ•mol﹣1．

【解析】根据流程图知，pH=10.25时，Al和NO3﹣发生氧化还原反应生成氮气，固体b是Al，电解熔融固体a得到Al，则A是Al2O3，滤渣在空气中煅烧得到Al2O3，则滤渣为Al（OH）3，所以铝粉和硝酸根离子在碱性条件下反应生成氮气和Al（OH）3，其反应方程式为10Al+6NO3﹣+18H2O=10Al（OH）3+3N2↑+6OH﹣；

（1）Al具有两性，能和强酸、强碱溶液反应，所以该方案中选用熟石灰调节pH时，若pH过大或过小都会造成铝的利用率降低，

（2）根据以上分析知，滤渣中一种成分是氢氧化铝，因为反应中铝过量，所以滤渣中还含有Al，所以滤渣成分为Al（OH）3 和Al，

（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，则其产物是氮气和水，离子方程式为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）+1.5O2（g）=2H+（aq）+NO2﹣ （aq）+H2O（l）△H=﹣273kJ•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，

【点评】本题以信息的形式考查氧化还原反应、离子反应及热化学反应、物质分离和提纯，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，根据生成物采用逆向思维分析解答，题目难度中等．