Question

含氮廢水進入水體而對環境造成的污染越來越嚴重。某校環保小組的同學認為可以用金屬鋁將水中的還原為N₂，從而消除污染。

(1)配平以下有關的離子反應方程式：

□+□Al+□H₂O□N₂↑+□Al(OH)₃+□OH^-

(2)以上反應中，失電子的物質是_____________，氧化劑的還原產物是_____________，每生成1 mol這種還原產物，將有_____________摩爾電子發生轉移。

(3)現需除去1 m³含氮0.3 mol的廢水中的 (設氮元素都以的形式存在)，則至少需要消耗金屬鋁_____________克。

(4)你對以上治理污染的方案有何評價？

Answer 1

解析:本題以環境保護問題“含氮廢水的治理”為載體，綜合考查還原劑、還原產物的確定、氧化還原反應方程式的配平、電子轉移和有關計算，并要求對治理方案進行評價。能很好地考查綜合應用知識的能力和全面分析問題的能力。

(1)用化合價升降法配平。在該反應中，氧化劑()，化合價降低的總數為10；還原劑(),化合價升高的總數為3。由此先確定氧化劑與還原產物、還原劑與氧化產物的化學計量數。由電荷守恒確定OH^-的化學計量數，最后用觀察法配平其他。

(2)在該反應中，失去電子的物質是Al，還原產物是N₂。生成1 mol N₂時，轉移電子的物質的量是1 mol×2×(5-0)=10 mol。

(3)設需要鋁的質量為x，由得失電子守恒可知：0.3 mol×(5-0)=,解得x=13.5 g。

(4)應考慮到治理成本、是否產生新的污染等問題。如長期飲用含較多的Al³⁺的水，會使人易患癡呆癥等。

答案:(1)+10Al+18H₂O====3N₂↑+10Al(OH)₃+6 OH^-

(2)Al  N₂  10  (3)13.5

(4)該方案的治理成本較高；鋁會造成水體新的污染等等。