Question

某同學取一定量的Al、Fe混合物，與2.0L極稀的HNO₃充分反應，假設HNO₃的還原產(chǎn)物全部為銨鹽。在反應后的溶液中，逐滴加入4mol·L^－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量的關系如圖所示。分析圖像回答問題：

（1）DE段發(fā)生反應的離子方程式為：_____________________________________ 。

（2）請寫出任意一個Al、Fe與極稀HNO₃反應的化學方程式：_______________ 。

（3）B點對應的沉淀的物質(zhì)的量為_______mol，C點對應的氫氧化鈉溶液的體積為______mL。

（4）原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為_______mol/L。

Answer 1

【知識點】有關混合物反應的計算；鎂、鋁的重要化合物   C2    

【答案解析】(1) NH₄⁺+OH^﹣=NH₃•H₂O

(2)8Al+30HNO₃=8Al(NO₃)₃+3NH₄NO₃+9H或8Fe+30HNO₃=8Fe(NO₃)₃+3NH₄NO₃+9H₂O

(3) 0.032； 7

(4) 0.074

 解析：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，假設HNO₃的還原產(chǎn)物全部為銨鹽．由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，再生成沉淀，當沉淀完全后，由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應，故可以得到隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應依次有：

①H⁺+OH^-=H₂O，

②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，

③NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，

④Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O

（1）OC段發(fā)生離子方程式為：H⁺+OH^-=H₂O；DE段發(fā)生離子方程式為NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O

（2）當Al與極稀HNO₃反應的化學方程式為：8Al+30HNO₃=8Al（NO₃）₃+3NH₄NO₃+9H₂O；當Fe與極稀HNO₃反應的化學方程式為8Fe+30HNO₃=8 Fe （NO₃）₃+3NH₄NO₃+9H₂O

（3）

（4）由圖可知，DE段消耗的氫氧化鈉的體積為34mL-31m=3mL，故該階段參加反應的氫氧化鈉為0.003L×4mol/L=0.012mol，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O 可知，計算溶液中n（NH₄⁺）=0.012ml，

根據(jù)B與A的差值為氫氧化鋁的物質(zhì)的量，由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL-34m=2mL，故該階段參加反應的氫氧化鈉為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，根據(jù)鋁元素守恒，故混合金屬中n（Al）=0.008mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有，3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH₄⁺），即3n（Fe）+3×0.008mol=8×0.012mol，解得n（Fe）=0.024mol，可知n[Fe（OH）₃]=n（Fe）=0.024mol，B點對應的沉淀Al（OH）₃、Fe（OH）₃，二者的物質(zhì)的量之和=0.008mol+0.024mol=0.032mol；由反應過程可知，到加入氫氧化鈉為31mL時，溶液中溶質(zhì)為硝酸鈉與硝酸銨，n（NH₄NO₃）=n（NH₄⁺）=0.012mol，根據(jù)鈉元素守恒，可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.031L×4mol/L=0.124mol，根據(jù)氮元素守恒可知，原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NaNO₃）+2n（NH₄NO₃）=0.124mol+0.012mol×2=0.148mol，而c點溶液為NaNO₃、NH₄NO₃、Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃，根據(jù)氮元素守恒n′（NaNO₃）+2n（NH₄NO₃）+3n[Fe（NO₃）₃]+3n[Al（NO₃）₃]=n（HNO₃），故c點溶液中n′（NaNO₃）=0.148mol-0.012mol×2-0.024mol×3-0.008mol×3=0.028mol，故c點加入NaOH的物質(zhì)的量=0.028mol，c點NaOH溶液的體積=0.028mol/4mol/L=0.007L=7 mL

（5）根據(jù)（4）中計算可知，原硝酸溶液中n（HNO₃）=0.148mol，則原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為0.148mol/2L=0.074mol/L。

【思路點撥】本題以圖象形式，考查金屬與硝酸的反應、混合物計算等，清楚圖中各階段反應過程是解題的關鍵，解答中注意守恒思想的運用，題目過程復雜，計算量大，側(cè)重對學生分析解決問題能力、計算能力的考查，為易錯題目，難度較大。