(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。该反题目内容:(12分)(1)环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO 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)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;正极材料采用了铂网,利用铂网为正极的优点是。 (3)已知:4Al(s) 3O2(g)=2Al2O3(g)△H=-2834.9kJ/mol Fe2O3(s) 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)。 最佳答案:(1)NO (2)2H2O O2 4e-=4OH- 铂性质稳定不与氧气反应,网状结构可以增大与氧气的接触面积。 (3)2Al(s) Fe2O3(s)=2Fe(s)=2Fe(s) Al2O3(s)△H=-593.1kJ/mol (4)2.016 答案解析:分析: (1)根据金属铝将水体中的NO3-转化为N2,可知Al元素的化合价升高,在反应中被氧化,N元素的化合价降低,在反应中被还原,利用电子守恒来计算; (2)根据电池总反应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,再利用铂的性质及网状结构分析其优点; (3)根据已知的反应和盖斯定律来计算目标反应的反应热,并书写热化学反应方程式; (4)根据2Na 2H2O═2NaOH H2↑、2Al 2H2O 2NaOH═2NaAlO2 3H2↑、NaOH HCl═NaCl H2O、NaAlO2 HCl H2O═Al(OH)3↓ NaCl,结合图象来计算金属的物质的量,再利用电子守恒来计算氢气的物质的量,最后计算其体积. 解答:解: (1)由金属铝将水体中的NO3-转化为N2可知,在NO3- Al H2O→Al(OH)3 N2 OH-中,Al元素被氧化,N元素被还原,则被氧化与被还原的元素的物质的量分别为x、y,由电子守恒可知, x×(3-0)=y×(5-0), 解得x:y=5:3, 即被氧化与被还原的元素的物质的量之比为5:3,故答案为:5:3; (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-, 又正极材料使用铂网,是因铂性质稳定不与氧气反应,网状结构可以增大与氧气的接触面积, 故答案为:2H2O O2 4e-=4OH-;铂性质稳定不与氧气反应,网状结构可以增大与氧气的接触面积; (3)由①4Al(s) 3O2(g)=2Al2O3(g)△H=-2834.9kJ/mol, ②Fe2O3(s) ③C(s) O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol, 根据盖斯定律可知,①× 2Al(s) Fe2O3(s)=2Fe(s)=2Fe(s) Al2O3(s)△H=-593.1kJ/mol, 故答案为: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, 故答案为:2.016. 点评:本题考查氧化还原反应、原电池、盖斯定律计算反应热、化学反应与图象的计算,难度较大,知识的综合性较高,(4)是学生解答中的难点,注意守恒法在解题中的重要作用. 考点核心:氧化还原反应与基本反应类型的关系:化合反应有单质参加的是氧化还原反应;分解反应有单质生成的是氧化还原反应;置换反应全部是氧化还原反应;复分解反应都是非氧化还原反应
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