Question

（1）鋁可將水中的NO₃^-轉化為N₂，從而消除污染．該反應中涉及的粒子有：H₂O、Al、AlO₂^-、Al（OH）₃、NO₃^-、N₂，請將這些粒子中除NO₃^-以外的粒子填入以下空格內（要配平）

 

NO₃^-+

 

 

+

 

 

→

 

 

+

 

 

+

 

 

該反應過程中，氧化劑和還原劑的物質的量之比為

 

．
（2）常溫下，將一定質量的鈉鋁合金置于水中，合金全部溶解，得到20mL pH=14的溶液，然后用2mol/L鹽酸滴定，沉淀質量與消耗鹽酸的體積關系如圖，則反應過程中產生氫氣的總體積為

 

L（標準狀況下）．

Answer 1

考點：鋁的化學性質,有關混合物反應的計算

專題：計算題,氧化還原反應專題

分析：（1）反應中NO₃^-→N₂，N元素化合價由+5價降低為0價，共降低10價，Al→Al（OH）₃，Al元素化合價由0價升高為+3價，共升高3價，根據電荷守恒可知AlO₂^-是生成物，由H元素守恒可知H₂O是反應物，化合價升降最小公倍數為30，故N₂系數為3，Al系數為10，根據電荷守恒、元素守恒配平其它物質的系數；
根據方程式判斷被氧化與被還原的元素的物質的量之比；
（2）由圖可知加入鹽酸不與立刻生成沉淀，說明鹽酸先中和氫氧化鈉，故合金全部溶解所得溶液為氫氧化鈉與偏鋁酸鈉混合溶液，溶液中n（Na⁺）=n（OH^-）+n（AlO₂^-），當加入鹽酸30mL時，沉淀量最大，此時溶液為氯化鈉溶液，根據氯元素守恒有n（NaCl）=n（HCl），根據鈉元素守恒有n（NaCl）=n（Na）=n（Na⁺），PH=14的溶液中c（OH^-）=1mol/L，計算n（AlO₂^-），n（Al）=n（AlO₂^-），根據電子轉移守恒計算n（H₂），再根據V=nVm計算氫氣體積．

解答： 解：（1）反應中NO₃^-→N₂，N元素化合價由+5價降低為0價，共降低10價，Al→Al（OH）₃，Al元素化合價由0價升高為+3價，共升高3價，根據電荷守恒可知AlO₂^-是生成物，由H元素守恒可知H₂O是反應物，化合價升降最小公倍數為30，故N₂系數為3，Al系數為10，根據N元素守恒可知NO₃^-系數為6，由電荷守恒可知AlO₂^-的系數為6，根據Al原子守恒可知Al（OH）₃系數為4，根據H元素守恒可知H₂O系數為6，配平后離子方程式為6NO₃^-+10Al+6H₂O=6AlO₂^-+4Al（OH）₃+3N₂，由方程式可知被氧化與被還原的元素的物質的量之比10：6=5：3．
故答案為：6；10；Al；6；H₂O；6；AlO₂^-；4；Al（OH）₃；3；N₂；5：3；
（2）由圖可知加入鹽酸不與立刻生成沉淀，說明鹽酸先中和氫氧化鈉，故合金全部溶解所得溶液為氫氧化鈉與偏鋁酸鈉混合溶液，溶液中n（Na⁺）=n（OH^-）+n（AlO₂^-），當加入鹽酸30mL時，沉淀量最大，此時溶液為氯化鈉溶液，根據氯元素守恒有n（NaCl）=n（HCl）=0.03L×2mol/L=0.06mol，根據鈉元素守恒有n（NaCl）=n（Na）=n（Na⁺）=0.06mol，PH=14的溶液中c（OH^-）=1mol/L，n（OH^-）=0.02L×1mol/L=0.02mol，所以n（AlO₂^-）=0.06mol-0.02mol=0.04mol，所以n（Al）=n（AlO₂^-）=0.04mol，根據電子轉移守恒n（H₂）×2=n（Na）×1+n（Al）×3，2n（H₂）=0.06mol+0.04mol×3=0.18mol，故n（H₂）=0.09mol，V（H₂）=0.09mol×22.4L/mol=2.016L．
故答案為：2.016．

點評：本題考查氧化還原反應配平、混合物反應的計算等，難度中等，（2）中根據圖象分析清楚反應過程是關鍵，利用守恒計算比常規方法容易計算，注意計算中守恒思想的運用．