Question

（1）環境專家認為可以用鋁將水中的NO₃^﹣ 轉化為N₂，從而清除污染．該反應中涉及的粒子有：H₂O、Al、OH^﹣、Al（OH）₃、NO₃^﹣、N₂，請將各粒子分別填入以下空格（請將整個方程式配平后寫在答題紙上）．
NO₃^﹣+　  　+　  　→　          +　  　+　 ^﹣　 該反應過程中，被氧化與被還原的元素的物質的量之比為　               　．
（2）若4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=﹣a KJ/mol   
Fe₂O₃（s）+C（s）=CO₂（g）+2Fe （s）△H="+b" KJ/mol
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=﹣c KJ/mol     
寫出Al與氧化鐵發生鋁熱反應的熱化學方程式：　                                  　．
（3）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的鹽酸滴定，可得到沉淀量與消耗的鹽酸體積關系如圖：則反應過程中產生氫氣的總體積為　        　L（標準狀況）

Answer 1

（1）10Al、18H₂O=10Al（OH）₃、3N₂、6OH^﹣；5：3
（2）2Al（s）+Fe₂O₃（s）=2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=﹣（a﹣b﹣c）KJ/mol
（3）2.016

試題分析：（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OH^﹣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，根據Al元素守恒可知Al（OH）₃系數為10，電荷守恒可知OH^﹣系數為6，根據H元素守恒可知H₂O系數為，配平后離子方程式為6NO₃^﹣+10Al+18H₂O=10Al（OH）₃+3N₂+6OH^﹣．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：10Al、18H₂O=10Al（OH）₃、3N₂、6OH^﹣；5：3．
（2）已知：①4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=﹣a KJ/mol   
②Fe₂O₃（s）+C（s）=CO₂（g）+2Fe （s）△H="+b" KJ/mol
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=﹣c KJ/mol     
由蓋斯定律可知，②﹣③× +①×得：2Al（s）+Fe₂O₃（s）=2Fe（s）+Al₂O₃（s）
△H=﹣（a﹣b﹣c）KJ/mol．
故答案為：2Al（s）+Fe₂O₃（s）=2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=﹣（a﹣b﹣c）KJ/mol．
（3）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．