Question

17．暑期很多同学都会去海边或江湖边玩耍，发现很多水体都发生了藻类大量生长引起的水体污染，很多都是由含氮废水进入水体中对环境造成的污染引起的．某校环保科研小组的同学认为可以用金属铝将水中的NO₂^-还原成N₂，从而减少或消除由它引起的污染．
（1）配平下列有关的离子方程式：
6NO₂^-+10Al+18H₂O=3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-
（2）以上反应中，得电子的物质是NO₂^-（写化学符号），氧化产物是Al（OH）₃（写化学符号），每生成1mol 还原产物，发生转移的电子的物质的量为10．
（3）现需除去10m³含氮废水中的NO₂^-（假设氮元素均以NO₂^-的形式存在，且浓度为1×10^-4mol/L），至少需要消耗金属铝的质量为13.5g．

Answer 1

分析 （1）根据电子守恒和原子守恒来配平化学方程式；
（2）氧化还原反应中，化合价升高元素失去电子，化合价降低元素对应的产物是还原产物，根据化学方程式来计算反应转移电子的量；
（3）根据化学方程式中硝酸根离子和金属铝之间的关系来计算回答．

解答 解：（1）氯元素化合价共升高了3价，两氮元素化合价共降低了10价，根据得失电子守恒，则需要转移电子30mol，所以金属铝的前面系数是10，硝酸根前面系数是6，氮气前面系数是3，根据原子守恒配平氢原子和氧原子即可，即
6NO₃^-+10Al+18H₂O═3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-，故答案为：6、10、18H₂O、3、10、6；
（2）氧化还原反应中，得电子的物质化合价降低，是NO₂^-，化合价升高的Al元素对应的产物Al（OH）₃是氧化产物，根据化学方程式可以知道，生成3mol的氮气转移电子是30mol，当生成1mol氮气时，转移电子是10mol，故答案为：NO₂^-；Al（OH）₃；10；
（3）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，0.3mol的硝酸根离子消耗金属铝的物质的量为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．

点评 本题是一道有关氧化还原知识的题目，要求学生熟记教材知识，并灵活应用．