Question

【題目】某學生為探究金屬Al在酸性或堿性溶液中均可與NO3－發生氧化還原反應，進行如下實驗:

①將Al加入到pH=2的HNO3溶液中,Al溶解,得到溶液A,產生無色氣體C，氣體C在空氣中轉化為紅棕色氣體E；

②將Al 加入到pH=12的KNO3和KOH混合溶被中,Al溶解，得到溶液B,產生無色有刺激性氣味的氣體D；

③在A溶液中通入氣體D，最終產生大量的白色沉淀；

④在B溶液中通入氣體E,先出現白色沉淀,而后白色沉淀溶解。

請回答下列問題:

（1）Al與NO3－在酸性條件下反應,Al與被還原的NO3－的物質的量之比是_______。

（2）E和D在一定條件下反應生成兩種對環境無污染的物質,則該反應的化學方程式為_______。

（3）已知A和B兩溶液混合產生白色沉淀,該反應的離子方程式為_______。

（4）以Al和Fe作電極，在堿性、NO3－存在條件下形成原電池,則Fe電極反應式為_______。

（5）除去氣體C中混有的少量E的操怍是_______。

Answer 1

【答案】 1：1 8NH3 +6NO2 7N2+12H2O Al3+ +3AlO2－ +6H2O=4A1(OH)3↓ NO3－ +8e－ +6H2O=9OH－ +NH3↑ 將氣體通過盛有水的洗氣瓶

【解析】試題分析：本題通過探究Al與NO3-在酸性或堿性溶液中的反應為載體，考查氧化還原反應的分析，電極反應式和方程式的書寫，涉及Al及其化合物的轉化、N及其化合物的轉化。

（1）根據①，Al與NO3-在酸性條件下反應得到溶液A和無色氣體C，C在空氣中轉化為紅棕色氣體E，則溶液A為Al（NO3）3溶液，C為NO，E為NO2；反應的化學方程式為：Al+4HNO3（稀）=Al（NO3）3+NO↑+2H2O，在反應中Al元素的化合價由0升至+3價，N元素的化合價由NO3-中+5價降至NO中+2價，根據得失電子守恒，3n（Al）=3n（NO3-）被還原，n（Al）：n（NO3-）被還原=1:1。

（2）根據②，Al 加入到pH=12的KNO3和KOH混合溶被中，Al溶解得到溶液B，產生無色有刺激性氣味的氣體D，結合③A溶液中通入氣體D產生大量白色沉淀，④B溶液中通入氣體NO2先出現白色沉淀而后白色沉淀溶解，則溶液B為KAlO2溶液，無色有刺激性氣味的氣體D為NH3，反應的化學方程式為：8Al+5KOH+3KNO3+2H2O=8KAlO2+3NH3↑。NO2和NH3在一定條件下反應生成兩種對環境無污染的物質，兩種生成物為N2和H2O，則反應的化學方程式為：8NH3 +6NO2 7N2+12H2O。

（3）A為Al（NO3）3溶液，B為KAlO2溶液，兩者混合發生雙水解反應，反應的離子方程式為：Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓。

（4）堿性條件下自發發生的氧化還原反應為：8Al+5KOH+3KNO3+2H2O=8KAlO2+3NH3↑，Al為負極，Al電極電極反應式為：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；Fe為正極，Fe電極電極反應式為NO3-+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-。

（5）C為NO，E為NO2，除去NO中混有的NO2的操作是：將氣體通過盛有水的洗氣瓶，發生的反應為3NO2+H2O=2HNO3+NO。