Question

（1）鋁可將水中的NO₃^-轉(zhuǎn)化為N₂，從而消除污染．該反應(yīng)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(nèi)（要配平）

 

NO₃^-+

 

 

+

 

 

→

 

 

+

 

 

+

 

 

該反應(yīng)過程中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為

 

．
（2）常溫下，將一定質(zhì)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(zhì)量與消耗鹽酸的體積關(guān)系如圖，則反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫氣的總體積為

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．

Answer 1

考點(diǎn)：鋁的化學(xué)性質(zhì),有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題,氧化還原反應(yīng)專題

分析：（1）反應(yīng)中NO₃^-→N₂，N元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為0價(jià)，共降低10價(jià)，Al→Al（OH）₃，Al元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+3價(jià)，共升高3價(jià)，根據(jù)電荷守恒可知AlO₂^-是生成物，由H元素守恒可知H₂O是反應(yīng)物，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為30，故N₂系數(shù)為3，Al系數(shù)為10，根據(jù)電荷守恒、元素守恒配平其它物質(zhì)的系數(shù)；
根據(jù)方程式判斷被氧化與被還原的元素的物質(zhì)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(dāng)加入鹽酸30mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)溶液為氯化鈉溶液，根據(jù)氯元素守恒有n（NaCl）=n（HCl），根據(jù)鈉元素守恒有n（NaCl）=n（Na）=n（Na⁺），PH=14的溶液中c（OH^-）=1mol/L，計(jì)算n（AlO₂^-），n（Al）=n（AlO₂^-），根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算n（H₂），再根據(jù)V=nVm計(jì)算氫氣體積．

解答： 解：（1）反應(yīng)中NO₃^-→N₂，N元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為0價(jià)，共降低10價(jià)，Al→Al（OH）₃，Al元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+3價(jià)，共升高3價(jià)，根據(jù)電荷守恒可知AlO₂^-是生成物，由H元素守恒可知H₂O是反應(yīng)物，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為30，故N₂系數(shù)為3，Al系數(shù)為10，根據(jù)N元素守恒可知NO₃^-系數(shù)為6，由電荷守恒可知AlO₂^-的系數(shù)為6，根據(jù)Al原子守恒可知Al（OH）₃系數(shù)為4，根據(jù)H元素守恒可知H₂O系數(shù)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(zhì)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(dāng)加入鹽酸30mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)溶液為氯化鈉溶液，根據(jù)氯元素守恒有n（NaCl）=n（HCl）=0.03L×2mol/L=0.06mol，根據(jù)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(jù)電子轉(zhuǎn)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(diǎn)評：本題考查氧化還原反應(yīng)配平、混合物反應(yīng)的計(jì)算等，難度中等，（2）中根據(jù)圖象分析清楚反應(yīng)過程是關(guān)鍵，利用守恒計(jì)算比常規(guī)方法容易計(jì)算，注意計(jì)算中守恒思想的運(yùn)用．