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）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

【解析】

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。

考点：本题考查离子方程式、电极方程式、热化学方程式的书写和相关计算。