Question

含氮廢水進人水體而對環境造成的污染越來越嚴重，環境專家認為可以用金屬鋁將水體中的NO₃^-還原為N₂，從而消除污染．其反應的離子方程式是：
6NO₃^-+10Al+6H₂O=3N₂↑+4Al（OH）₃+6AlO₂^-
（1）現在要除去含氮元素0.3mol的廢水中的NO₃^-（設氮元素都以NO₃^-的形式存在，下同），則至少需要消耗金屬鋁

 

g．
（2）有人認為金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染，反應原理和金屬鋁相同，其反應的離子方程式是：
2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-．
已知金屬鎂是從海水中提取的MgCl₂通過電解[MgCl₂（熔融）

通電  .

Mg+Cl₂]．若要除去含氮元素0.3mol的廢水中的NO₃^-，則至少需要含0.5%（質量分數）MgCl₂的海水

 

kg．

Answer 1

分析：（1）反應中NO₃^-全部被還原，根據方程式計算鋁的物質的量，進而計算鋁的質量；
（2）根據關系式5MgCl₂～5Mg～2NO₃^-計算海水的質量．

解答：解：（1）因為含氮0.3mol的廢水中的NO₃^-的物質的量為0.3mol，根據化學方程式6NO₃^-+10Al+18H₂O═3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-，0.3mol的硝酸根離子消耗金屬鋁的物質的量為

0.3mol×10

6

=0.5mol，所以需要金屬鋁的質量是：0.5mol×27g/mol=13.5g，故答案為：13.5；
（2）根據過程中發生的反應：2NO₃^-+5Mg+6H₂O=N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-，MgCl₂（熔融）

通電  .

Mg+Cl₂，則得到關系式：5MgCl₂～5Mg～2NO₃^-
令至少需要含0.5%（質量分數）MgCl₂的海水mkg，則：
   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，
故答案為：14.25．

點評：本題考查氧化還原反應的計算，難度中等，本題計算利用方程式及關系式進行，比電子轉移守恒計算直觀，根據情況選擇即可．