Question

（1）环境专家认为可以用铝将水中的NO₃^﹣ 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、NO₃^﹣、N₂，请将各粒子分别填入以下空格（请将整个方程式配平后写在答题纸上）。

NO₃^﹣+    +    →    +    +    

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）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

写出Al与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式：                   ．

（3）将一定质量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20mL PH=14的溶液，然后用2mol/L的盐酸滴定，可得到沉淀量与消耗的盐酸体积关系如图：则反应过程中产生氢气的总体积为          L（标准状况）

Answer

（1）10Al、18H2O＝10Al（OH）3、3N2、6OH﹣；5：3

（2）2Al（s）+Fe2O3（s）=2Fe（s）+Al2O3（s）△H=﹣（a﹣b﹣c）kJ/mol （3）2.016

【解析】

试题分析：（1）反应中NO3﹣→N2，N元素化合价由+5价降低为0价，共降低10价，Al→Al（OH）3，Al元素化合价由0价升高为+3价，共升高3价，根据电荷守恒可知OH﹣是生成物，由H元素守恒可知H2O是反应物，化合价升降最小公倍数为30，故N2系数为3，Al系数为10，根据N元素守恒可知NO3﹣系数为6，根据Al元素守恒可知Al（OH）3系数为10，电荷守恒可知OH﹣系数为6，根据H元素守恒可知H2O系数为，配平后离子方程式为6NO3﹣+10Al+18H2O=10Al（OH）3+3N2+6OH﹣。由方程式可知被氧化与被还原的元素的物质的量之比10：6=5：3；

（2）已知：①4Al（s）+3O2（g）=2Al2O3（s）△H=﹣akJ/mol，

②Fe2O3（s）+C（s）=CO2（g）+2Fe （s）△H=+bkJ/mol，

③C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=﹣ckJ/mol，

由盖斯定律可知，②﹣③× +①×得：

2Al（s）+Fe2O3（s）=2Fe（s）+Al2O3（s）△H=﹣（a﹣b﹣c）kJ/mol；

（3）由图可知加入盐酸不与立刻生成沉淀，说明盐酸先中和氢氧化钠，故合金全部溶解所得溶液为氢氧化钠与偏铝酸钠混合溶液，溶液中n（Na+）=n（OH﹣）+n（AlO2﹣），当加入盐酸30mL时，沉淀量最大，此时溶液为氯化钠溶液，根据氯元素守恒有n（NaCl）=n（HCl）=0.03L×2mol/L=0.06mol，根据钠元素守恒有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，根据电子转移守恒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。

考点：考查氧化还原反应；用盖斯定律进行有关反应热的计算；有关混合物反应的计算