Question

【題目】“千年大計(jì)、國(guó)家大事”，雄安新區(qū)無(wú)疑是今年最受矚目的地區(qū)。不過(guò)，近日媒體報(bào)道河北廊坊、天津等地存在超大規(guī)模的工業(yè)污水滲坑，給雄安新區(qū)的水環(huán)境帶來(lái)隱患，目前正采用多種方法對(duì)污水進(jìn)行處理，改善水資源狀況。

（1）在微生物作用的條件下,廢水中的NH4+經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)氧化成NO3-，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下:

①第一步反應(yīng)是______反應(yīng)(選填“放熱”或“吸熱”)，判新依據(jù)是_________。1mol NH4+ (aq)全部氧化成NO3- (aq)的熱化學(xué)方程式為_____________。

②一定條件下,向廢水中加入CH3OH,將HNO3還原成N2。若該過(guò)程中CH3OH反應(yīng)生成CO2,則參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比為______.

（2）二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色到橙黃色的氣體，是國(guó)際上公認(rèn)為安全、無(wú)毒的綠色消毒劑,可以投入廢水中清除污染物。

①二氧化氯可以將廢水中的氰化物(CN-)氧化成兩種無(wú)污染氣體.寫(xiě)出離子方程式________。

②廢水中的重金屬離子的危害性很大，二氧化氯能夠在弱酸性溶液中把二價(jià)錳離子氧化成不溶于水的二氧化錳(MnO2)，寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式_______________。

Answer 1

【答案】 放熱 △H=-273kJ/mol（或反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量） NH4+(aq)+2O2(g)=2H+(aq)+NO3-(aq)+H2O(l) △H=-346kJ/mol 5:6 2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl- 2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-

【解析】（1）①從圖中得到第一步反應(yīng)的反應(yīng)物的能量高于生成物的能量，所以是放熱反應(yīng)。從左圖得到NH4+(aq)+3/2O2(g)=2H+(aq)+NO2-(aq)+H2O(l) △H=-273kJ/mol；從右圖得到NO2－(aq)+1/2O2(g) = NO3－(aq) △H=-73kJ/mol；兩個(gè)方程式相加得到：NH4+(aq)+2O2(g)=2H+(aq)+NO3-(aq)+H2O(l) △H=-346kJ/mol。

②明顯得到氧化劑為HNO3，還原劑為CH3OH。CH3OH中的C為-2價(jià)（有機(jī)物中一般默認(rèn)H為+1價(jià)，O為-2價(jià)），生成的CO2中C為+4價(jià)，所以一個(gè)CH3OH在反應(yīng)中失去6個(gè)電子。HNO3中N為+5價(jià)，反應(yīng)后生成的N2中N為0價(jià)，所以一個(gè)HNO3得到5個(gè)電子。為保證得失電子守恒，還原劑（CH3OH）和氧化劑（HNO3）的物質(zhì)的量之比為5：6。

（2）①二氧化氯可以將廢水中的氰化物(CN-)氧化成兩種無(wú)污染氣體，這兩種無(wú)污染的氣體只能是二氧化碳和氮?dú)�，二氧化氯本身被還原的產(chǎn)物應(yīng)該是氯離子。CN－中C為+2價(jià)，N 為-3價(jià)，所以CN－要升高2+3=5價(jià)，ClO2降低5價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降相等和原子個(gè)數(shù)守恒配平，得到：2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-。

②二氧化氯能夠在弱酸性溶液中把二價(jià)錳離子氧化成不溶于水的二氧化錳(MnO2)，本身被還原轉(zhuǎn)化為氯離子，根據(jù)化合價(jià)升降相等和原子個(gè)數(shù)守恒配平，得到：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-。