（12分）（1）环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO转化为N2 从而清除污染。该反应中涉及的粒子有
（12分）（1）环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO 转化为N2，从而清除污染。该反应中涉及的粒子有：H2O、Al、OH 、Al(OH)3、NO、N2，请将各粒子分别填入以下空格内（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，电池总反应为：4Al+3O2+6H2O= 4Al(OH)3。电池正极的电极反应式为 ；正极材料采用了铂网，利用铂网为正极的优点是 。 （3）已知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(g) △H=－2834.9kJ/mol Fe2O3(s)+  C(s)= CO2(g)+2Fe(s) △H=234.1kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) △H=－393.5kJ/mol 写出铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式 。 （4）将一定质量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20mol，pH=14的溶液，然后2mol/L盐酸滴定，可得沉淀质量与消耗的盐酸体积关系如下图：  则反应过程中产生氢气的总体积为 L（标准状况）。 |
参考解答
406***137
2025-06-16 20:55:35
（1）NO +Al+H2O→Al(OH)3+N2+OH－ 5：3（2）2H2O+O2+4e－=4OH－ 铂性质稳定不与氧气反应，网状结构可以增大与氧气的接触面积。 （3）2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)=2Fe(s)+Al2O3(s) △H=－593.1kJ/mol （4）2.016 |
分析：（1）根据金属铝将水体中的NO3-转化为N2，可知Al元素的化合价升高，在反应中被氧化，N元素的化合价降低，在反应中被还原，利用电子守恒来计算； （2）根据电池总反应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，再利用铂的性质及网状结构分析其优点； （3）根据已知的反应和盖斯定律来计算目标反应的反应热，并书写热化学反应方程式； （4）根据2Na+2H2O═2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、NaOH+HCl═NaCl+H2O、NaAlO2+HCl+H2O═Al（OH）3↓+NaCl，结合图象来计算金属的物质的量，再利用电子守恒来计算氢气的物质的量，最后计算其体积． 解答：解：（1）由金属铝将水体中的NO3-转化为N2可知，在NO3-+Al+H2O→Al（OH）3+N2+OH-中，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， 即被氧化与被还原的元素的物质的量之比为5：3，故答案为：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-， 又正极材料使用铂网，是因铂性质稳定不与氧气反应，网状结构可以增大与氧气的接触面积， 故答案为：2H2O+O2+4e-=4OH-；铂性质稳定不与氧气反应，网状结构可以增大与氧气的接触面积； （3）由①4Al（s）+3O2（g）=2Al2O3（g）△H=-2834.9kJ/mol， ②Fe2O3（s）+  C（s）=CO2（g）+2Fe（s）△H=234.1kJ/mol，③C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol， 根据盖斯定律可知，①×  +②-③×可得，2Al（s）+Fe2O3（s）=2Fe（s）=2Fe（s）+Al2O3（s）△H=-593.1kJ/mol， 故答案为：2Al（s）+Fe2O3（s）=2Fe（s）=2Fe（s）+Al2O3（s）△H=-593.1kJ/mol； （4）由2Na+2H2O═2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、NaOH+HCl═NaCl+H2O、 NaAlO2+HCl+H2O═Al（OH）3↓+NaCl可知， 反应后n（Na）=n（NaCl）=n（NaOH）+n（NaAlO2）， 由图象可知，30mL盐酸生成沉淀最大，则n（NaCl）=n（HCl）=0.03L×2mol/L=0.06mol， 由合金全部溶解后得到20mol，pH=14的溶液，n（NaOH）=0.02L×1mol/L=0.02mol， 则n（Al）=n（NaAlO2）=0.06mol-0.02mol=0.04mol， 即合金中Na为0.06mol、Al为0.04mol，设反应过程中产生氢气的物质的量为n， 由电子守恒可知，0.06mol×1+0.04mol×3=n×2×1， 解得n=0.09mol， 所以在标况下其体积为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、原电池、盖斯定律计算反应热、化学反应与图象的计算，难度较大，知识的综合性较高，（4）是学生解答中的难点，注意守恒法在解题中的重要作用． |
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