Question

【題目】飲用水的質量關系到關系到每個人的健康，因含有一定濃度的NO3-將對人類健康產生危害，NO3-能氧化人體血紅蛋白中的Fe（II），使其失去攜氧功能,為了降低飲用水中NO3-的濃度，某興趣小組提出如圖方案：

請回答下列問題：

（1）人體血液中如果缺乏亞鐵離子，就會造成缺鐵性貧血。市場出售的某種麥片中含有微量、顆粒細小的還原鐵粉，這些鐵粉在人體胃酸（胃酸的主要成分是HCl）作用下轉化成亞鐵鹽。寫出該反應的離子方程式：____。

（2）已知過濾后得到的濾渣是一種混合物，則在溶液中鋁粉和NO3-反應的離子方程式為__。

（3）該方案中選用熟石灰調節(jié)pH，理由是___、___。

（4）用H2催化還原法也可降低飲用水中NO3-的濃度，已知反應中的還原產物和氧化產物均可參與大氣循環(huán)，則催化還原法的離子方程式為___。

（5）飲用水中的NO3-主要來自于NH4＋。已知在微生物作用的條件下，NH4＋經過兩步反應被氧化成NO3-。兩步反應的能量變化示意圖如圖，試寫出1molNH4＋(aq)全部氧化成NO3-(aq)的熱化學方程式是____。

Answer 1

【答案】Fe+2H+=Fe2++H2↑ 10Al+6NO3-+18H2O=10Al(OH)3+3N2↑+6OH- 引入的Ca2+對人體無害 來源豐富、價格便宜 5H2+2NO3-N2+4H2O+2OH- NH4＋(aq)＋2O2(g)=2H＋(aq)＋NO3－ (aq)＋H2O(l) △H=-346kJ·mol－1

【解析】

流程飲用水加入熟石灰調節(jié)pH值，加入鋁粉生成氮氣和氫氧化鋁，過濾得到氫氧化鋁，氫氧化鋁在空氣中煅燒生成氧化鋁和水，電解熔融的氧化鋁得到鋁，進行循環(huán)利用。

(1) 根據(jù)胃酸的成分及鐵與鹽酸的反應原理分析即可，鐵與鹽酸反應會生成氯化亞鐵與氫氣；

（2）鋁粉與硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成固體，則固體為氫氧化鋁，則硝酸被還原為氮氣；

（3）選用熟石灰調節(jié)pH，原料來源豐富，價格便宜，且引入離子對人體無害，注意pH過大或過小，都將直接發(fā)生Al與酸或堿的反應；

（4）用H2催化還原法也可降低飲用水中NO3-的濃度，反應中的還原產物和氧化產物均可參與大氣循環(huán)，則產物為水和氮氣；

（5）由圖可知，第一步熱化學反應為NH4+（aq）+1.5O2（g）=2H+（aq）+NO2-（aq）+H2O（l）△H=-273kJmol-1，第二步熱化學反應為NO2-（aq）+0.5O2（g）=NO3-（aq）△H=-73kJmol-1，利用蓋斯定律可計算1molNH4+（aq）全部氧化成NO3-（aq）的熱化學方程式。

（1）胃酸的主要成分是鹽酸，鐵可以與鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，方程式為：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；

答案：Fe+2HCl═FeCl2+H2↑；

（2）鋁粉與硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成固體，則固體為氫氧化鋁，則硝酸被還原為氮氣，則在溶液中鋁粉和NO3-反應的離子方程式為10Al+6NO3-+18H2O=10Al(OH)3+3N2↑+6OH-；

答案：10Al+6NO3-+18H2O=10Al(OH)3+3N2↑+6OH-；

（3）選用熟石灰調節(jié)pH，原料來源豐富，價格便宜，且引人離子對人體無害，注意pH過大或過小，都將直接發(fā)生Al與酸或堿的反應，否則會造成Al的大量消耗；

答案：引入的Ca2+對人體無害；來源豐富、價格便宜；

（3）H2催化還原飲用水中NO3-，反應中的還原產物和氧化產物均可參與大氣循環(huán)，則產物為水和氮氣，該反應為5H2+2NO3-N2+4H2O+2OH-；

答案：5H2+2NO3-N2+4H2O+2OH-；

（4）由圖可知，第一步熱化學反應為NH4+（aq）+1.5O2（g）=2H+（aq）+NO2-（aq）+H2O（l）△H=-273kJmol-1①，第二步熱化學反應為NO2-（aq）+0.5O2（g）=NO3-（aq） △H=-73kJmol-1②，由蓋斯定律可知①+②得NH4＋(aq)＋2O2(g)=2H＋(aq)＋NO3－ (aq)＋H2O(l) △H=-346kJ·mol－1；

答案：NH4＋(aq)＋2O2(g)=2H＋(aq)＋NO3－ (aq)＋H2O(l) △H=-346kJ·mol－1。