Question

含氮廢水進(jìn)入水體而對(duì)環(huán)境造成的污染越來(lái)越嚴(yán)重。某校環(huán)保小組的同學(xué)認(rèn)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(guān)的離子反應(yīng)方程式：

□+□Al+□H₂O□N₂↑+□Al(OH)₃+□OH^-

(2)以上反應(yīng)中，失電子的物質(zhì)是_____________，氧化劑的還原產(chǎn)物是_____________，每生成1 mol這種還原產(chǎn)物，將有_____________摩爾電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。

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

(4)你對(duì)以上治理污染的方案有何評(píng)價(jià)？

Answer 1

解析:本題以環(huán)境保護(hù)問(wèn)題“含氮廢水的治理”為載體，綜合考查還原劑、還原產(chǎn)物的確定、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、電子轉(zhuǎn)移和有關(guān)計(jì)算，并要求對(duì)治理方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。能很好地考查綜合應(yīng)用知識(shí)的能力和全面分析問(wèn)題的能力。

(1)用化合價(jià)升降法配平。在該反應(yīng)中，氧化劑()，化合價(jià)降低的總數(shù)為10；還原劑(),化合價(jià)升高的總數(shù)為3。由此先確定氧化劑與還原產(chǎn)物、還原劑與氧化產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。由電荷守恒確定OH^-的化學(xué)計(jì)量數(shù)，最后用觀察法配平其他。

(2)在該反應(yīng)中，失去電子的物質(zhì)是Al，還原產(chǎn)物是N₂。生成1 mol N₂時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1 mol×2×(5-0)=10 mol。

(3)設(shè)需要鋁的質(zhì)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(yīng)考慮到治理成本、是否產(chǎn)生新的污染等問(wèn)題。如長(zhǎng)期飲用含較多的Al³⁺的水，會(huì)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(huì)造成水體新的污染等等。