Question

2．含氮廢水進(jìn)入水體而對環(huán)境造成的污染越來越嚴(yán)重，某課外興趣小組先測定某廢水中含NO₃^-為3×10^-4mol/L，而后用鋁將NO₃^-還原為N₂，從而消除污染．
（1）配平下列有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：NO₃^-+Al+H₂O→N₂↑+Al（OH）₃+OH^-
（2）上述反應(yīng)中，還原劑是Al，氧化產(chǎn)物是Al（OH）₃；每生成2molN₂，將有20mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
（3）有人認(rèn)為金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染，其反應(yīng)原理和金屬鋁相同．試寫出鎂和含氮廢水反應(yīng)的離子方程式：2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-．該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比：2：5．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等和質(zhì)量守恒來配平化學(xué)方程式；
（2）氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高元素失去電子為還原劑，對應(yīng)的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物，根據(jù)化學(xué)方程式來計(jì)算反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的量；
（3）根據(jù)Al與硝酸根的反應(yīng)可知，Mg與硝酸根反應(yīng)生成氮?dú)�、氫氧化鎂、氫氧根離子；化合價(jià)降低的為氧化劑，化合價(jià)升高的為還原劑，據(jù)此分析．

解答 解：（1）氯元素化合價(jià)共升高了3價(jià)，兩氮元素化合價(jià)共降低了10價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，則需要轉(zhuǎn)移電子30mol，所以金屬鋁的前面系數(shù)是10，硝酸根前面系數(shù)是6，氮?dú)馇懊嫦禂?shù)是3，根據(jù)原子守恒配平氫原子和氧原子即可，即6NO₃^-+10Al+18H₂O═3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-，
故答案為：6；10；18；3；10；6；
（2）氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高元素Al失去電子為還原劑，生成Al（OH）₃為氧化產(chǎn)物，根據(jù)化學(xué)方程式可知，生成3mol的氮?dú)廪D(zhuǎn)移電子是30mol，當(dāng)生成2mol氮?dú)鈺r(shí)，轉(zhuǎn)移電子是20mol，故答案為：Al；Al（OH）₃；20；
（3）根據(jù)Al與硝酸根的反應(yīng)可知，Mg與硝酸根反應(yīng)生成氮?dú)�、氫氧化鎂、氫氧根離子，反應(yīng)離子方程式為2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂↓+2OH^-，化合價(jià)降低的為氧化劑即2NO₃^-，化合價(jià)升高的為還原劑即5Mg，所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2：5；
故答案為：2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-；2：5．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)及計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握電子守恒、原子守恒得到反應(yīng)方程式為解答的關(guān)鍵，注意反應(yīng)中量的關(guān)系及轉(zhuǎn)移電子數(shù)，題目難度不大．