Question

（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，写出反应的离子方程式                      。

（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                                       。

（3）已知：4Al(s)+3O₂(g)=2Al₂O₃(g)  △H=－2834.9kJ/mol

Fe₂O₃(s)+C(s)= CO₂(g)+2Fe(s)  △H=+234.1kJ/mol

C(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）

Answer

（每空3分）（1）6NO3-+10Al+18H2O＝10Al（OH）3+3N2↑+6OH- （2）2H2O+O2+4e-=4OH-

（3）2Al（s）+Fe2O3（s）==2Fe（s）+Al2O3（s）△H=-593.1kJ/mol； （4）2.016

【解析】

试题分析：（1）由金属铝将水体中的NO3-转化为N2可知，反应中Al元素被氧化，化合价由0价升高到＋3价；N元素被还原，化合价从＋5价降低到0价，则根据电子得失守恒可知反应的离子方程式为6NO3-+10Al+18H2O＝10Al（OH）3+3N2↑+6OH-；

（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-；

（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；

（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。

考点：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