1、简答题 (1)环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO3-转化为N2,从而清除污染.该反应中涉及的粒子有:H2O、Al、OH-、Al(OH)3、NO3-、N2,请将各粒子分别填入以下空格内(不用配平).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)=CO2(g)+2Fe(s)△H=234.1kJ/mol
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).
参考答案:(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)+32C(s)=32CO2(g)+2Fe(s)△H=234.1kJ/mol,
③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol,
根据盖斯定律可知,①×12+②-③×32可得,
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.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 将磁性氧化铁放入稀HNO3中可发生如下反应:3Fe3O4+28HNO3═9Fe(NO3)x+NO↑+14H2O下列判断合理的是( )
A.Fe(NO3)x中的x为2
B.反应中每还原0.4mol氧化剂,就有1.2mol电子转移
C.稀HNO3在反应中只表现氧化性
D.磁性氧化铁中的所有铁元素全部被氧化
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 亚硝酸(HNO2)参加反应时,既可作氧化剂,也可作还原剂.当它作还原剂时,可能生成的产物是( )
A.NH3
B.N2
C.N2O3
D.HNO3
参考答案:亚硝酸(HNO2)作还原剂时氮元素失电子,所以生成物中氮元素的化合价大于亚硝酸中氮元素的化合价.
A、NH3中氮元素的化合价是-3价,小于+3价,故A错误;
B、N2中氮元素的化合价为0价,小于+3价,故B错误;
C、N2 O3中氮元素的化合价为+3价,化合价不变,故C错误;
D、HNO3中氮元素的化合价为+5价,大于+5价,故D正确;
故选D.
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 制取新型水处理剂ClO2的化学方程式为:2KClO3+H2C2O4+H2SO4═2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O.下列说法不正确的是( )
A.KClO3在反应中得到电子
B.ClO2是还原产物
C.H2C2O4在反应中被氧化
D.1molKClO3参加反应有2mol电子转移
参考答案:A、反应中Cl元素由+5价降低为+4价,则KClO3为氧化剂,在反应中得到电子,故A正确;
B、因KClO3为氧化剂,在反应中被还原,则ClO2是还原产物,故B正确;
C、反应中碳元素的化合价由+3价升高到+4价,则H2C2O4为还原剂,在反应中被氧化,故C正确;
D、反应中Cl元素由+5价降低为+4价,1molKClO3参加反应有1mol×(5-4)=1mol电子转移,故D不正确;
故选D.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 在反应3NO2+H2O=2HNO3+NO中,得电子的原子和失电子的原子个数之比为( )
A.3:1
B.1:l
C.1:2
D.2:1
参考答案:3NO2+H2O=2HNO3+NO中,N元素的化合价降低得到电子,N元素的化合价升高失去电子,
即3molNO2反应时,1molN原子得到电子,2molN原子失去电子,
所以由原子守恒可知,得电子的原子和失电子的原子个数之比为1:2,
故选C.
本题解析:
本题难度:一般