Question

【题目】某学生为探究金属Al在酸性或碱性溶液中均可与NO3－发生氧化还原反应，进行如下实验:

①将Al加入到pH=2的HNO3溶液中,Al溶解,得到溶液A,产生无色气体C，气体C在空气中转化为红棕色气体E；

②将Al 加入到pH=12的KNO3和KOH混合溶被中,Al溶解，得到溶液B,产生无色有刺激性气味的气体D；

③在A溶液中通入气体D，最终产生大量的白色沉淀；

④在B溶液中通入气体E,先出现白色沉淀,而后白色沉淀溶解。

请回答下列问题:

（1）Al与NO3－在酸性条件下反应,Al与被还原的NO3－的物质的量之比是_______。

（2）E和D在一定条件下反应生成两种对环境无污染的物质,则该反应的化学方程式为_______。

（3）已知A和B两溶液混合产生白色沉淀,该反应的离子方程式为_______。

（4）以Al和Fe作电极，在碱性、NO3－存在条件下形成原电池,则Fe电极反应式为_______。

（5）除去气体C中混有的少量E的操怍是_______。

Answer 1

【答案】 1：1 8NH3 +6NO2 7N2+12H2O Al3+ +3AlO2－ +6H2O=4A1(OH)3↓ NO3－ +8e－ +6H2O=9OH－ +NH3↑ 将气体通过盛有水的洗气瓶

【解析】试题分析：本题通过探究Al与NO3-在酸性或碱性溶液中的反应为载体，考查氧化还原反应的分析，电极反应式和方程式的书写，涉及Al及其化合物的转化、N及其化合物的转化。

（1）根据①，Al与NO3-在酸性条件下反应得到溶液A和无色气体C，C在空气中转化为红棕色气体E，则溶液A为Al（NO3）3溶液，C为NO，E为NO2；反应的化学方程式为：Al+4HNO3（稀）=Al（NO3）3+NO↑+2H2O，在反应中Al元素的化合价由0升至+3价，N元素的化合价由NO3-中+5价降至NO中+2价，根据得失电子守恒，3n（Al）=3n（NO3-）被还原，n（Al）：n（NO3-）被还原=1:1。

（2）根据②，Al 加入到pH=12的KNO3和KOH混合溶被中，Al溶解得到溶液B，产生无色有刺激性气味的气体D，结合③A溶液中通入气体D产生大量白色沉淀，④B溶液中通入气体NO2先出现白色沉淀而后白色沉淀溶解，则溶液B为KAlO2溶液，无色有刺激性气味的气体D为NH3，反应的化学方程式为：8Al+5KOH+3KNO3+2H2O=8KAlO2+3NH3↑。NO2和NH3在一定条件下反应生成两种对环境无污染的物质，两种生成物为N2和H2O，则反应的化学方程式为：8NH3 +6NO2 7N2+12H2O。

（3）A为Al（NO3）3溶液，B为KAlO2溶液，两者混合发生双水解反应，反应的离子方程式为：Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓。

（4）碱性条件下自发发生的氧化还原反应为：8Al+5KOH+3KNO3+2H2O=8KAlO2+3NH3↑，Al为负极，Al电极电极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；Fe为正极，Fe电极电极反应式为NO3-+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-。

（5）C为NO，E为NO2，除去NO中混有的NO2的操作是：将气体通过盛有水的洗气瓶，发生的反应为3NO2+H2O=2HNO3+NO。