Question

（1）铝可将水中的NO₃^-转化为N₂，从而消除污染．该反应中涉及的粒子有：H₂O、Al、AlO₂^-、Al（OH）₃、NO₃^-、N₂，请将这些粒子中除NO₃^-以外的粒子填入以下空格内（要配平）

 

NO₃^-+

 

 

+

 

 

→

 

 

+

 

 

+

 

 

该反应过程中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为

 

．
（2）常温下，将一定质量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20mL pH=14的溶液，然后用2mol/L盐酸滴定，沉淀质量与消耗盐酸的体积关系如图，则反应过程中产生氢气的总体积为

 

L（标准状况下）．

Answer 1

考点：铝的化学性质,有关混合物反应的计算

专题：计算题,氧化还原反应专题

分析：（1）反应中NO₃^-→N₂，N元素化合价由+5价降低为0价，共降低10价，Al→Al（OH）₃，Al元素化合价由0价升高为+3价，共升高3价，根据电荷守恒可知AlO₂^-是生成物，由H元素守恒可知H₂O是反应物，化合价升降最小公倍数为30，故N₂系数为3，Al系数为10，根据电荷守恒、元素守恒配平其它物质的系数；
根据方程式判断被氧化与被还原的元素的物质的量之比；
（2）由图可知加入盐酸不与立刻生成沉淀，说明盐酸先中和氢氧化钠，故合金全部溶解所得溶液为氢氧化钠与偏铝酸钠混合溶液，溶液中n（Na⁺）=n（OH^-）+n（AlO₂^-），当加入盐酸30mL时，沉淀量最大，此时溶液为氯化钠溶液，根据氯元素守恒有n（NaCl）=n（HCl），根据钠元素守恒有n（NaCl）=n（Na）=n（Na⁺），PH=14的溶液中c（OH^-）=1mol/L，计算n（AlO₂^-），n（Al）=n（AlO₂^-），根据电子转移守恒计算n（H₂），再根据V=nVm计算氢气体积．

解答： 解：（1）反应中NO₃^-→N₂，N元素化合价由+5价降低为0价，共降低10价，Al→Al（OH）₃，Al元素化合价由0价升高为+3价，共升高3价，根据电荷守恒可知AlO₂^-是生成物，由H元素守恒可知H₂O是反应物，化合价升降最小公倍数为30，故N₂系数为3，Al系数为10，根据N元素守恒可知NO₃^-系数为6，由电荷守恒可知AlO₂^-的系数为6，根据Al原子守恒可知Al（OH）₃系数为4，根据H元素守恒可知H₂O系数为6，配平后离子方程式为6NO₃^-+10Al+6H₂O=6AlO₂^-+4Al（OH）₃+3N₂，由方程式可知被氧化与被还原的元素的物质的量之比10：6=5：3．
故答案为：6；10；Al；6；H₂O；6；AlO₂^-；4；Al（OH）₃；3；N₂；5：3；
（2）由图可知加入盐酸不与立刻生成沉淀，说明盐酸先中和氢氧化钠，故合金全部溶解所得溶液为氢氧化钠与偏铝酸钠混合溶液，溶液中n（Na⁺）=n（OH^-）+n（AlO₂^-），当加入盐酸30mL时，沉淀量最大，此时溶液为氯化钠溶液，根据氯元素守恒有n（NaCl）=n（HCl）=0.03L×2mol/L=0.06mol，根据钠元素守恒有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，根据电子转移守恒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．
故答案为：2.016．

点评：本题考查氧化还原反应配平、混合物反应的计算等，难度中等，（2）中根据图象分析清楚反应过程是关键，利用守恒计算比常规方法容易计算，注意计算中守恒思想的运用．