Question

（12分）（1）环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO₃^-转化为N₂，从而消除污染。该反应中涉及的微粒有：H₂O、Al、OH^－、Al(OH)₃、NO₃^-、N₂，请将这些微粒中除NO₃^-以外的微粒填入以下空格内（不用配平）。

该反应过程中，被氧化与被还原的元素的物质的量之比为                  。
（2）我国首创的海洋电池以海水为电解质溶液，电池总反应是4Al ＋3O₂＋6H₂O ="4" Al(OH)₃。电池正极的电极反应式是                ；消耗13.5 g Al时转移_________mole^-。
（3）铝与某些金属氧化物在高温下的反应称为铝热反应，可用于冶炼高熔点的金属。
已知：4Al(s) ＋3O₂(g) = 2Al₂O₃(s)△H = －2830 kJ/mol
 △H = ＋230 kJ/mol
C(s)＋O₂(g) = CO₂(g) △H = －390 kJ/mol
铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式是                    ，铝热反应属于______（填字母）反应。
a．氧化还原       b．复分解      c．置换

Answer 1

（1）NO₃^- ＋ Al ＋H₂O→ Al(OH)₃ ＋ N₂ ＋ OH^－（2分）  5∶3
（2）O₂＋4e^－+2H₂O＝4OH^－  1.5
（3）2 Al(s) ＋ Fe₂O₃ (s)＝ 2 Fe(s) ＋Al₂O₃ (s) △H ＝ － 600 kJ/mol     a c

试题分析：（1）根据金属铝将水体中的NO₃^-转化为N₂，可知Al为还原剂，则Al(OH)₃为氧化产物，再根据电荷守恒和原子守恒可得：NO₃^- ＋ Al ＋H₂O→ Al(OH)₃ ＋ N₂ ＋ OH^－；Al元素被氧化，N元素被还原，则被氧化与被还原的元素的物质的量分别为x、y，由电子守恒可知，x×（3-0）=y×（5-0），解得x：y=5：3，所以被氧化与被还原的元素的物质的量之比为5∶3。
（2）由电池总反应4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃可知，Al作负极，氧气在正极上得电子发生还原反应，正极反应为2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；Al元素由0价升高为+3价，则 Al～3e?，所以消耗13.5 g Al时转移电子：13.5g÷27g/mol×3=1.5mol。
（3）首先写出化学方程式并注明各物质的状态，然后根据盖斯定律求出?H，?H="1/2" ?H₁+?H₂ – 3/2 ?H₃=－ 600 kJ?mol?¹，可写成热化学方程式；铝热反应发生了化合价的变化，为氧化还原反应，反应物为一种单质和一种化合物，生成了一种新的单质和一种新的化合物，也属于置换反应，故a、c选项正确。