Question

將稀硝酸逐滴加入盛有鋁鐵合金的容器中，當(dāng)固體恰好完全溶解時(shí)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO 40.32L，將反應(yīng)后的溶液平均分成三等份，分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
（1）第一份溶液中逐滴加入2mol?L^-1NaOH溶液，至恰好達(dá)到最大沉淀，不考慮空氣中O₂的氧化，則需加入NaOH溶液的體積為

 

．
（2）第二份溶液中邊加入NaOH溶液，邊在空氣中充分?jǐn)嚢�，至恰好達(dá)到最大沉淀量，將產(chǎn)生的沉淀過濾、洗滌、干燥、稱量比第一份重5.1g，則該過程中消耗O₂的物質(zhì)的量為

 

．
（3）第三份溶液中逐滴加入4mol?L^-1NaOH溶液，至Al（OH）₃沉淀恰好溶解，消耗NaOH溶液500mL，計(jì)算原合金中鋁的質(zhì)量．（寫出解題過程）

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：滴加的硝酸與合金恰好完全反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、Al+4HNO₃=Al（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，所得溶液為硝酸亞鐵、硝酸鋁溶液，將反應(yīng)后的溶液平均分成三等份，每份溶液對(duì)應(yīng)產(chǎn)生NO的體積為40.32L×

1

3

=13.44L，
（1）第一份溶液中逐滴加入2mol?L^-1NaOH溶液，至恰好達(dá)到最大沉淀，不考慮空氣中O₂的氧化，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，由電荷守恒可知，金屬提供電子物質(zhì)的量等于NaOH物質(zhì)的量，由每份溶液對(duì)應(yīng)生成NO的體積，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算金屬提供電子物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算需要NaOH溶液的體積；
（2）與第一份所得沉淀相比增重5.1g，是由于發(fā)生反應(yīng)：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，根據(jù)差量法計(jì)算參加反應(yīng)氧氣物質(zhì)的量；
（3）第三份溶液中加入NaOH溶液，至Al（OH）₃沉淀恰好溶解，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaAlO₂、NaNO₃，原溶液消耗NaOH為第三份溶液消耗氫氧化鈉3倍，依據(jù)Na原子守恒有：n（NaOH）=n（NaAlO₂）+n（NaNO₃），由方程式可知n（HNO₃）=4n（NO），根據(jù)N原子守恒計(jì)算n（NaNO₃），再根據(jù)Al原子守恒n（Al）=n（NaAlO₂）=n（NaOH）-n（NaNO₃），再根據(jù)m=nM計(jì)算Al的質(zhì)量．

解答： 解：滴加的硝酸與合金恰好完全反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、Al+4HNO₃=Al（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，所得溶液為硝酸亞鐵、硝酸鋁溶液，將反應(yīng)后的溶液平均分成三等份，每份溶液對(duì)應(yīng)產(chǎn)生NO的體積為40.32L×

1

3

=13.44L，
（1）13.44L NO的物質(zhì)的量=

13.44L

22.4L/mol

=0.6mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，可知金屬提供電子物質(zhì)的量=0.6mol×（5-2）=1.8mol，第一份溶液中逐滴加入2mol?L^-1NaOH溶液，至恰好達(dá)到最大沉淀，不考慮空氣中O₂的氧化，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，由電荷守恒可知，金屬提供電子物質(zhì)的量等于NaOH物質(zhì)的量，即NaOH的物質(zhì)的量為1.8mol，故需要NaOH溶液的體積=

1.8mol

2mol/L

=0.9L，
故答案為：0.9L；
（2）與第一份所得沉淀相比增重5.1g，是由于發(fā)生反應(yīng)：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
令消耗氧氣物質(zhì)的量為xmol，則：
4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃ 質(zhì)量增重
        1mol               4×17g
        xmol               5.1g
1mol：xmol=4×17g：5.1g
解得x=0.075
故答案為：0.075mol；
（3）第三份溶液中加入NaOH溶液，至Al（OH）₃沉淀恰好溶解，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaAlO₂、NaNO₃，原溶液消耗NaOH為第三份溶液消耗氫氧化鈉3倍，故n（NaOH）=4mol/L×0.5L×3=6mol
依題意硝酸不過量，由方程式可知，n（HNO₃）=4n（NO）=4×

40.32L

22.4L/mol

=7.2mol，則，n（NaNO₃）=7.2mol-×

40.32L

22.4L/mol

=5.4mol，
依據(jù)Na原子守恒有：n（NaOH）=n（NaAlO₂）+n（NaNO₃），由Al元素守恒，n（Al）=n（NaAlO₂）=n（NaOH）-n（NaNO₃）=6mol-5.4mol=0.6mol，
故原合金中m（Al）=0.6mol×27g/mol=16.2g，
答：原合金中含鋁的質(zhì)量為16.2g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物計(jì)算、化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算，清楚發(fā)生的反應(yīng)是關(guān)鍵，注意利用守恒法進(jìn)行的解答，（3）為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，學(xué)生容易計(jì)算成每份溶液對(duì)應(yīng)Al的質(zhì)量．