Question

含氮废水进入水体而对环境造成的污染越来越严重，环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO₃^-还原为N₂，从而消除污染．
其反应的离子方程式是：6NO₃^-+10Al+18H₂O→3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-
（1）现在要除去1m³含氮元素0.3mol的废水中的NO₃^-（设氮元素都以NO₃^-的形式存在，下同），则至少需要消耗金属铝

13.5

g；
（2）有人认为金属镁比铝能更快消除氮的污染，其反应原理和金属铝相同；
①写出镁和含氮废水反应的离子方程式

2NO₃^-+5Mg+6H₂O═N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-

；
②已知金属镁是从海水中提取的MgCl₂，通过电解制得的．若要除去1m³含氮元素0.3mol的废水中的NO₃^-，则至少需要含0.5%（质量分数）MgCl₂的海水

14.25

kg．

Answer 1

分析：（1）反应中NO₃^-全部被还原，根据方程式计算铝的物质的量，进而计算铝的质量；
（2）①金属镁比铝能更快消除氮的污染，反应原理和金属铝相同，所以产物为氮气、氢氧化镁、氢氧根离子．根据电子转移守恒结合元素守恒、电荷守恒配平；
②根据关系式5MgCl₂～5Mg～2NO₃^-计算．

解答：解：（1）因为含氮0.3mol的废水中的NO₃^-的物质的量为0.3mol，根据化学方程式6NO₃^-+10Al+18H₂O═3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-，0.3mol的硝酸根离子消耗金属铝的物质的量为

0.3mol×10

6

=0.5mol，所以需要金属铝的质量是：0.5mol×27g/mol=13.5g，
故答案为：13.5；
（2）①金属镁比铝能更快消除氮的污染，反应原理和金属铝相同，所以产物为氮气、氢氧化镁、氢氧根离子，
反应离子方程式为2NO₃^-+5Mg+6H₂O═N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-，
故答案为：2NO₃^-+5Mg+6H₂O═N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-；
②令至少需要含0.5%（质量分数）MgCl₂的海水mkg，则：
5MgCl₂～～～～5Mg～～～～2NO₃^-
5×95g                  2mol
m×10³g×0.5%          0.3mol

所以

5×95g

m×103g×0.5%

=

2mol

0.3mol

，解得m=14.25，
故答案为：14.25．

点评：本题考查氧化还原反应的计算、离子方程式等，难度中等，本题计算利用方程式及关系式进行，比电子转移守恒计算直观，根据情况选择．