题目内容
【题目】某学生为探究金属Al在酸性或碱性溶液中均可与NO3-发生氧化还原反应,进行如下实验:
①将Al加入到pH=2的HNO3溶液中,Al溶解,得到溶液A,产生无色气体C,气体C在空气中转化为红棕色气体E;
②将Al 加入到pH=12的KNO3和KOH混合溶被中,Al溶解,得到溶液B,产生无色有刺激性气味的气体D;
③在A溶液中通入气体D,最终产生大量的白色沉淀;
④在B溶液中通入气体E,先出现白色沉淀,而后白色沉淀溶解。
请回答下列问题:
(1)Al与NO3-在酸性条件下反应,Al与被还原的NO3-的物质的量之比是_______。
(2)E和D在一定条件下反应生成两种对环境无污染的物质,则该反应的化学方程式为_______。
(3)已知A和B两溶液混合产生白色沉淀,该反应的离子方程式为_______。
(4)以Al和Fe作电极,在碱性、NO3-存在条件下形成原电池,则Fe电极反应式为_______。
(5)除去气体C中混有的少量E的操怍是_______。
【答案】 1:1 8NH3 +6NO2 7N2+12H2O Al3+ +3AlO2- +6H2O=4A1(OH)3↓ NO3- +8e- +6H2O=9OH- +NH3↑ 将气体通过盛有水的洗气瓶
【解析】试题分析:本题通过探究Al与NO3-在酸性或碱性溶液中的反应为载体,考查氧化还原反应的分析,电极反应式和方程式的书写,涉及Al及其化合物的转化、N及其化合物的转化。
(1)根据①,Al与NO3-在酸性条件下反应得到溶液A和无色气体C,C在空气中转化为红棕色气体E,则溶液A为Al(NO3)3溶液,C为NO,E为NO2;反应的化学方程式为:Al+4HNO3(稀)=Al(NO3)3+NO↑+2H2O,在反应中Al元素的化合价由0升至+3价,N元素的化合价由NO3-中+5价降至NO中+2价,根据得失电子守恒,3n(Al)=3n(NO3-)被还原,n(Al):n(NO3-)被还原=1:1。
(2)根据②,Al 加入到pH=12的KNO3和KOH混合溶被中,Al溶解得到溶液B,产生无色有刺激性气味的气体D,结合③A溶液中通入气体D产生大量白色沉淀,④B溶液中通入气体NO2先出现白色沉淀而后白色沉淀溶解,则溶液B为KAlO2溶液,无色有刺激性气味的气体D为NH3,反应的化学方程式为:8Al+5KOH+3KNO3+2H2O=8KAlO2+3NH3↑。NO2和NH3在一定条件下反应生成两种对环境无污染的物质,两种生成物为N2和H2O,则反应的化学方程式为:8NH3 +6NO2 7N2+12H2O。
(3)A为Al(NO3)3溶液,B为KAlO2溶液,两者混合发生双水解反应,反应的离子方程式为:Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓。
(4)碱性条件下自发发生的氧化还原反应为:8Al+5KOH+3KNO3+2H2O=8KAlO2+3NH3↑,Al为负极,Al电极电极反应式为:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O;Fe为正极,Fe电极电极反应式为NO3-+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-。
(5)C为NO,E为NO2,除去NO中混有的NO2的操作是:将气体通过盛有水的洗气瓶,发生的反应为3NO2+H2O=2HNO3+NO。
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