Question

（12分）（1）環境專家認為可以用金屬鋁將水體中的NO₃^-轉化為N₂，從而消除污染。該反應中涉及的微粒有：H₂O、Al、OH^－、Al(OH)₃、NO₃^-、N₂，請將這些微粒中除NO₃^-以外的微粒填入以下空格內（不用配平）。

該反應過程中，被氧化與被還原的元素的物質的量之比為                  。
（2）我國首創的海洋電池以海水為電解質溶液，電池總反應是4Al ＋3O₂＋6H₂O ="4" Al(OH)₃。電池正極的電極反應式是                ；消耗13.5 g Al時轉移_________mole^-。
（3）鋁與某些金屬氧化物在高溫下的反應稱為鋁熱反應，可用于冶煉高熔點的金屬。
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
鋁與氧化鐵發生鋁熱反應的熱化學方程式是                    ，鋁熱反應屬于______（填字母）反應。
a．氧化還原       b．復分解      c．置換

Answer 1

（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

試題分析：（1）根據金屬鋁將水體中的NO₃^-轉化為N₂，可知Al為還原劑，則Al(OH)₃為氧化產物，再根據電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元素被還原，則被氧化與被還原的元素的物質的量分別為x、y，由電子守恒可知，x×（3-0）=y×（5-0），解得x：y=5：3，所以被氧化與被還原的元素的物質的量之比為5∶3。
（2）由電池總反應4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃可知，Al作負極，氧氣在正極上得電子發生還原反應，正極反應為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；Al元素由0價升高為+3價，則 Al～3e?，所以消耗13.5 g Al時轉移電子：13.5g÷27g/mol×3=1.5mol。
（3）首先寫出化學方程式并注明各物質的狀態，然后根據蓋斯定律求出?H，?H="1/2" ?H₁+?H₂ – 3/2 ?H₃=－ 600 kJ?mol?¹，可寫成熱化學方程式；鋁熱反應發生了化合價的變化，為氧化還原反應，反應物為一種單質和一種化合物，生成了一種新的單質和一種新的化合物，也屬于置換反應，故a、c選項正確。