Question

20．（1）用零價鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（NO₃^-）已成為環(huán)境修復研究的熱點之一．Fe還原水體中NO₃^-的反應原理如圖所示．
①作負極的物質是鐵．
②正極的電極反應式是NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O．
（2）甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣（主要成分為CO、CO₂和H₂）在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應如下：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
已知反應①中相關的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如表：

化學鍵	H-H	C-O	C-O	H-O	C-H
E/（KJ•mol-1）	436	343	1075	465	413

由此計算△H₁=-99kJ•mol^-1．已知△H₂=-58kJ•mol^-1，則△H₃=+41kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①Fe還原水體中NO₃^-，根據(jù)題意Fe₃O₄為電解質，則Fe作還原劑，失去電子，作負極；
②NO₃^-在正極得電子發(fā)生還原反應產(chǎn)生NH₄⁺；
（2）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能；根據(jù)蓋斯定律：反應②-反應①=反應③，反應熱也進行相應的計算．

解答 解：（1）①Fe還原水體中NO₃^-，則Fe作還原劑，失去電子，作負極，
故答案為：鐵；
②NO₃^-在正極得電子發(fā)生還原反應產(chǎn)生NH₄⁺，則正極的電極反應式為：NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O，
故答案為：NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O；
（2）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，故△H₁=1076kJ•mol^-1+2×436kJ•mol^-1-（3×413+343+465）kJ•mol^-1=-99kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律：反應②-反應①=反應③，故△H₃=△H₂-△H₁=-58kJ•mol^-1-（-99kJ•mol^-1）=+41kJ•mol^-1，
故答案為：-99；+41．

點評 本題考查化學反應與能量，電化學以及反應熱的計算，電極反應式的書寫是易錯點，注意圖中信息的把握，難度中等．