Question

含氮廢水進入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+18H₂O→3N₂↑+10Al（OH）₃+6OH^-
（1）現在要除去1m³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

13.5

g；
（2）有人認為金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染，其反應原理和金屬鋁相同；
①寫出鎂和含氮廢水反應的離子方程式

2NO₃^-+5Mg+6H₂O═N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-

；
②已知金屬鎂是從海水中提取的MgCl₂，通過電解制得的．若要除去1m³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

14.25

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）①金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染，反應原理和金屬鋁相同，所以產物為氮氣、氫氧化鎂、氫氧根離子．根據電子轉移守恒結合元素守恒、電荷守恒配平；
②根據關系式5MgCl₂～5Mg～2NO₃^-計算．

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）①金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染，反應原理和金屬鋁相同，所以產物為氮氣、氫氧化鎂、氫氧根離子，
反應離子方程式為2NO₃^-+5Mg+6H₂O═N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-，
故答案為：2NO₃^-+5Mg+6H₂O═N₂↑+5Mg（OH）₂+2OH^-；
②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、離子方程式等，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．