Question

含氮废水进人水体而对环境造成的污染越来越严重，环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO₃^-还原为N₂，从而消除污染．其反应的离子方程式是：
6NO₃^-+10Al+6H₂O=3N₂↑+4Al（OH）₃+6AlO₂^-
（1）现在要除去含氮元素0.3mol的废水中的NO₃^-（设氮元素都以NO₃^-的形式存在，下同），则至少需要消耗金属铝

 

g．
（2）有人认为金属镁比铝能更快消除氮的污染，反应原理和金属铝相同，其反应的离子方程式是：
2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-．
已知金属镁是从海水中提取的MgCl₂通过电解[MgCl₂（熔融）

通电  .

Mg+Cl₂]．若要除去含氮元素0.3mol的废水中的NO₃^-，则至少需要含0.5%（质量分数）MgCl₂的海水

 

kg．

Answer 1

分析：（1）反应中NO₃^-全部被还原，根据方程式计算铝的物质的量，进而计算铝的质量；
（2）根据关系式5MgCl₂～5Mg～2NO₃^-计算海水的质量．

解答：解：（1）因为含氮0.3mol的废水中的NO₃^-的物质的量为0.3mol，根据化学方程式6NO₃^-+10Al+18H₂O═3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-，0.3mol的硝酸根离子消耗金属铝的物质的量为

0.3mol×10

6

=0.5mol，所以需要金属铝的质量是：0.5mol×27g/mol=13.5g，故答案为：13.5；
（2）根据过程中发生的反应：2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-，MgCl₂（熔融）

通电  .

Mg+Cl₂，则得到关系式：5MgCl₂～5Mg～2NO₃^-
令至少需要含0.5%（质量分数）MgCl₂的海水mkg，则：
   5MgCl₂～5Mg～2NO₃^-
5×95g         2mol
m×10³g×0.5%  0.3mol

所以

5×95g

m×103g×0.5%

=

2mol

0.3mol

，解得m=14.25，
故答案为：14.25．

点评：本题考查氧化还原反应的计算，难度中等，本题计算利用方程式及关系式进行，比电子转移守恒计算直观，根据情况选择即可．