Question

5．實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，硝酸的濃度越稀，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低（如生成NO、N₂O、N₂、NH₄⁺等）．現(xiàn)有一定量鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀的硝酸充分反應(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^-1NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積（mL）與產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量（mol）關(guān)系如圖所示．則
（1）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：H⁺+OH^-=H₂O．
（2）B與A的差值為：0.008 mol．
（3）B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為：0.032 mol，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的NaOH溶液的體積為7 mL．

Answer 1

分析 鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，通過題意，反應(yīng)始終沒有氣體生成，可以得出不會(huì)有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低，可以推測(cè)N元素由+5變成了-3價(jià)，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應(yīng)先與硝酸反應(yīng)，再生成沉淀，當(dāng)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(yīng)，
則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應(yīng)依次有：
O-C：H⁺+OH^-=H₂O，
C-D：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
D-ENH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，
E-F：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（1）根據(jù)分析可知，OC段為氫離子與氫氧根離子反應(yīng)生成水；
（2）可根據(jù)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質(zhì)的量為，B與A的差值即為氫氧化鋁的物質(zhì)的量；
（3）沉淀的總量可根據(jù)NH₄⁺的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O 得出n（NH₄⁺），根據(jù)氧化還原反應(yīng)，N元素由+5價(jià)變?yōu)?3價(jià)，而金屬都由0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，可以運(yùn)用電子守恒得出金屬的物質(zhì)的量；根據(jù)消耗NaOH的總體積，結(jié)合在D點(diǎn)氫氧化鈉與硝酸、鋁鐵離子的反應(yīng)，可計(jì)算得出C點(diǎn)氫氧化鈉溶液的體積．

解答 解：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，通過題意，反應(yīng)始終沒有氣體生成，可以得出不會(huì)有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低，可以推測(cè)N元素由+5變成了-3價(jià)，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應(yīng)先與硝酸反應(yīng)，再生成沉淀，當(dāng)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(yīng)，
則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應(yīng)依次有：
O-C：H⁺+OH^-=H₂O，
C-D：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
D-ENH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，
E-F：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
（1）根據(jù)分析可知，O-C發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：H⁺+OH^-=H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）根據(jù)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質(zhì)的量為：（36-34）×10^-3L×4mol/L=0.008 mo，B與A的差值即為氫氧化鋁沉淀的物質(zhì)的量，
故答案為：0.008；
（3）沉淀的總量可根據(jù)NH₄⁺的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O得出：n（NH₄⁺）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012 mol，
根據(jù)氧化還原反應(yīng)，N元素由+5價(jià)變?yōu)?3價(jià)，而金屬都由0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，可以運(yùn)用電子守恒得出金屬的物質(zhì)的量為：$\frac{0.012mol×8}{3}$=0.032mol；
滴加NaOH體積為31mL時(shí)，發(fā)生反應(yīng)為①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
可計(jì)算得出C點(diǎn)氫氧化鈉溶液的體積為：31mL-$\frac{0.032mol×3}{4mol/L}$×10³ml/L=7mL，
故答案為：0.032；7．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)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．