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-、Al3、NO3-、N2，请将各粒子

题文

（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）+32C（s）=32CO₂（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）．

题型：未知 难度：其他题型

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．

解析

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考点

据考高分专家说，试题“（1）环境专家认为可以用金属铝将水体中的.....”主要考查你对 [氧化还原反应的本质和特征 ]考点的理解。

氧化还原反应的本质和特征

氧化还原反应的本质：
电子的转移（得失或偏移）
氧化还原反应的特征：
化合价升降（某些元素化合价在反应前后发生变化，是氧化还原反应判别的依据）

氧化还原反应的发展史：

1. 物质与氧气发生的反应属于氧化反应，含氧化合物中氧被夺去的反应属于还原反应。
2. 有化合价升降的反应属于氧化还原反应。
3. 有电子得失或偏移的反应属于氧化还原反应。

对物质的认识存在发展的过程，从最初的隔离开的氧化反应、还原反应，到从表面上看化合价变化的氧化还原反应，把氧化与还原统一在一个概念下，再透过现象看本质，化合价的变化是有电子得失或偏移引起的。

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氧化还原反应中应注意的几个问题：

 1、氧化剂氧化性的强弱，不是看得电子的多少，而是看得电子的难易；
还原剂还原性的强弱，不是看失电子的多少，而是看失电子的难易。
eg：氧化性：浓HNO₃>稀HNO₃还原性：Na>Al

2、有新单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应 eg：C(金刚石）==C（石墨）；3O₂==2O₃(放电）；P₄(白磷)==4P（红磷）

3、任何元素在化学反应中，从游离态变为化合态，或由化合态变为游离态，均发生氧化还原反应（比如置换反应，化合反应，分解反应）

4、置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定不是氧化还原反应；有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应全部属于氧化还原反应。

5、元素具有最高价的化合物不一定具有强氧化性！ eg.H₃PO₄、H₂SiO₃(或H₄SiO₄)两酸均无强氧化性但硝酸有强氧化性。

氧化还原的表示可用单线桥也可用双线桥：

一、双线桥法：

此法不仅能表示出电子转移的方向和总数，还能表示出元素化合价升降和氧化、还原关系。双线桥的箭头始于反应物有关元素的原子或离子，箭头指向发生化合价变化后生成物中对应元素的原子或离子或原子团。

标变价 明确标出所有发生氧化还原反应的元素的化合价，不变价的元素不标化合价。

连双线 将标化合价的同一元素用直线加箭头从反应物指向生成物(注意：箭头的起止一律对准各元素)

标得失 1.标电子转移或偏离数 明确标出得失电子数，格式为“得/失发生氧化还原反应原子个数×单位原子得失电子数”

                   2.标化合价变化 一律标出化合价的变化，只有“化合价升高”“化合价降低”这两种写法，不可写为“升价”“降价”等

                   3.标出元素反应类型 一律标出元素所发生的反应，“被氧化”或“被还原”，其余写法均不正确

                   4.检查得失电子守恒 检查得失电子数是否相等，如不相等则重新分析。

例如：

二、单线桥法：

在氧化还原反应中，有电子发生转移（得失或偏移），也就是在反应物中有元素电子发生得失或偏移，这时用一条带箭头的曲线从失去电子的元素指向得到电子的元素，并在“桥”上标出转移的电子数，这种表示方法叫单线桥法。

(1)标价态明确标明发生氧化还原反应的元素的化合价

(2)连单线连接方程式左边的氧化剂与还原剂，箭头一律指向氧化剂

 (3)不注得失标出转移的电子的总数，这里不用像双线桥那样，仅需直接标出电子总数

例如:

注意事项： 

(1)不得标明"得"或"失"，否则是错的

(2)箭头表示电子转移的方向，指向氧化剂注意：为了规范起见，单线桥法最好不用于自身氧化还原的反应，因为那样标记会使反应中的电子去向不明确，故在自身氧化还原的反应方程式中最好用双线桥法表示电子转移。