Question

含氮廢水進入水體而對環(huán)境造成的污染越來越嚴重，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

 

，被還原的元素是

 

；每生成2molN₂，將有

 

mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
（3）有上述廢水100m³，若要完全消除污染，則所耗金屬鋁的質(zhì)量為

 

kg．
（4）有人認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：

 

．

Answer 1

考點：氧化還原反應(yīng)

專題：氧化還原反應(yīng)專題,元素及其化合物

分析：NO₃^-+Al+H₂O→N₂↑+Al（OH）₃+OH^-中，Al元素的化合價由0升高為+3價，N元素的化合價由+5價降低為0，結(jié)合化合價變化計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)，結(jié)合反應(yīng)計算Al的質(zhì)量；廢水處理的反應(yīng)中Mg、Al均為還原劑，以此來解答．

解答： 解：（1）NO₃^-+Al+H₂O→N₂↑+Al（OH）₃+OH^-中，Al元素的化合價由0升高為+3價，N元素的化合價由+5價降低為0，由電子、電荷守恒及原子守恒可知，離子反應(yīng)為6NO₃^-+10Al+18H₂O=3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-，故答案為：6NO₃^-+10Al+18H₂O=3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-；
（2）Al元素的化合價升高，則Al為還原劑，N元素的化合價降低，則N元素被還原，每生成2molN₂，轉(zhuǎn)移電子為2mol×2×（5-0）=20mol，
故答案為：Al；N；20；
（3）廢水100m³，若要完全消除污染，則所耗金屬鋁的質(zhì)量為100×10³L×3×10^-4mol/L×

10

6

×27g/mol=1350g=1.35kg，故答案為：1.35；   
（4）廢水處理的反應(yīng)中Mg、Al均為還原劑，則離子反應(yīng)為2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-，
故答案為：2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-．

點評：本題考查氧化還原反應(yīng)，為高頻考點，把握反應(yīng)中元素的化合價變化及守恒法應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重氧化還原反應(yīng)配平及基本概念的考查，題目難度不大．