Question

實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，硝酸的濃度越稀，對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低．某同學(xué)取一定量鐵鋁合金與100mL某濃度的硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無氣體放出．在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入4mol?L^-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量（mol）的關(guān)系如圖所示（C＞0）．試回答下列問題：
（1）寫出反應(yīng)過程中的離子反應(yīng)方程式：OC段

 

，DE段

 

，EF段

 

．
（2）硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1
（3）B的值為

 

mol，C的值為

 

mL．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C之間發(fā)生的反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)；D與E一段沉淀的量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)；
（2）根據(jù)氮元素守恒n（HNO₃）=n（H⁺）+2n（NH₄NO₃）+2n（Mg（NO₃）₂）+3n（Al（NO₃）₃）結(jié)合金屬鎂和金屬鋁的量的情況來計(jì)算；
（3）B為沉淀的最大值，根據(jù)圖象確定C點(diǎn)消耗氫氧化鈉的量．

解答： 解：（1）OC之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，OC之間發(fā)生的反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O；DE一段沉淀的量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，EF段為氫氧化鋁溶于氫氧化鈉的反應(yīng)，即Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O；Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL-34m=2mL，故該計(jì)算參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0.002L×4mol/L=0.008mol，根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，Al（OH）₃的物質(zhì)的量為0.008mol，即為B、A的差值，生成硝酸鋁為0.008mol，設(shè)鐵為xmol，Al為0.008mol，生成硝酸銨為（34-31）×0.001L×4mol/L=0.012mol，由電子守恒可知，2x+0.008×3=0.012×8，解得x=0.036mol，會生成硝酸鐵0.036mol，滴加NaOH體積為31ml時，發(fā)生反應(yīng)為①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，則C點(diǎn)氫氧化鈉溶液的體積為31mL-

0.036×2

4

×1000mL-

0.008×3

4

×1000mL=7mL，所以剩余硝酸的物質(zhì)的量是0.007L×4mol?L^-1=0.028mol，根據(jù)N元素守恒，可知：n（HNO₃）=n（H⁺）+2n（NH₄NO₃）+3n（Fe（NO₃）₃）+3n（Al（NO₃）₃）=0.028mol+0.012×2mol+3×0.008mol+3×0.036mol=0.148mol，所以硝酸的濃度為

0.184mol

0.1L

=1.84mol/L，
故答案為：1.84；
（3）B點(diǎn)沉淀量最大，即為氫氧化鋁和氫氧化鐵的混合物，根據(jù)元素守恒，沉淀的物質(zhì)的量為：0.008mol+0.036mol=0.044mol，C點(diǎn)氫氧化鈉溶液的體積為7Ml，故答案為：0.044；7．

點(diǎn)評：本題考查金屬與硝酸的反應(yīng)、離子方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)計(jì)算等知識點(diǎn)，屬于中等難度試題．解答此題關(guān)鍵是判斷出硝酸的還原產(chǎn)物以及電子轉(zhuǎn)移守恒的運(yùn)用．