Question

（1）環(huán)境專家認(rèn)為可以用鋁將水中的NO₃^- 轉(zhuǎn)化為N₂，從而清除污染．該反應(yīng)中涉及的粒子有：H₂O、Al、OH^-、Al（OH）₃、NO₃^-、N₂，請將各粒子分別填入以下空格（請將整個(gè)方程式配平后寫在答題紙上）．
NO₃^-+______+______→______+______+______ 該反應(yīng)過程中，被氧化與被還原的元素的物質(zhì)的量之比為______．
（2）若4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-a KJ/mol　
Fe₂O₃（s）+C（s）=CO₂（g）+2Fe （s）△H=+b KJ/mol
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-c KJ/mol　　
寫出Al與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______．
（3）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的鹽酸滴定，可得到沉淀量與消耗的鹽酸體積關(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）．

Answer 1

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OH^-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，根據(jù)Al元素守恒可知Al（OH）₃系數(shù)為10，電荷守恒可知OH^-系數(shù)為6，根據(jù)H元素守恒可知H₂O系數(shù)為，配平后離子方程式為6NO₃^-+10Al+18H₂O=10Al（OH）₃+3N₂+6OH^-．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：10Al、18H₂O=10Al（OH）₃、3N₂、6OH^-；5：3．
（2）已知：①4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-a KJ/mol
②Fe₂O₃（s）+C（s）=CO₂（g）+2Fe （s）△H=+b KJ/mol
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-c KJ/mol
由蓋斯定律可知，②-③×+①×得：2Al（s）+Fe₂O₃（s）=2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=-（a-b-c）KJ/mol．
故答案為：2Al（s）+Fe₂O₃（s）=2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=-（a-b-c）KJ/mol．
（3）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．
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OH^-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）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，反應(yīng)熱也處于相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減，構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式．
（3）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．
點(diǎn)評：考查氧化還原反應(yīng)配平、熱化學(xué)方程式書寫、混合物反應(yīng)的計(jì)算等，難度中等，（3）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．