Question

5．現有一定量鋁粉和鐵粉的混合物與一定體積稀硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出（硝酸的還原產物是NH₄NO₃）．在反應結束后的溶液中，逐滴加入2mol?L^-1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積（mL）與產生沉淀的物質的量的關系如圖所示．
（1）寫出OA段反應的離子方程式：H⁺+OH^-=H₂O．
（2）B點時溶液中含有溶質的化學式為NaNO₃、NH₄NO₃．
（3）a的數值為0.03．
（4）原硝酸溶液中HNO₃的物質的量為0.2mol．

Answer 1

分析 （1）鋁粉和鐵粉的混合物與一體積稀HNO₃充分反應，反應后溶液中加入氫氧化鈉溶液，由圖可得硝酸過量，金屬被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，硝酸的還原產物是NH₄NO₃，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，可知與NH₄⁺發(fā)生了反應，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應依次有：OA段為H⁺+OH^-=H₂O，AB段為Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，BC段為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，CD段為Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）根據（1）分析可知，B點溶液中溶質為：NaNO₃、NH₄NO₃；
（3）a為Fe（OH）₃、Al（OH）₃的物質的量之和，該階段消耗NaOH與沉淀物質的量之比為3：1；
（4）C點溶液溶質為NaNO₃，根據鈉離子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH），再根據氮原子守恒n_原（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NH₄⁺），根據BC段消耗的氫氧化鈉計算溶液中n（NH₄⁺）．

解答 解：（1）鋁粉和鐵粉的混合物與一體積稀HNO₃充分反應，反應后溶液中加入氫氧化鈉溶液，由圖可得硝酸過量，金屬被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，硝酸的還原產物是NH₄NO₃，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，可知與NH₄⁺發(fā)生了反應，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應依次有：OA段為H⁺+OH^-=H₂O，AB段為Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，BC段為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，CD段為Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）根據（1）分析可知，B點溶液中溶質為：NaNO₃、NH₄NO₃，
故答案為：NaNO₃、NH₄NO₃；
（3）生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀消耗氫氧化鈉為（0.088-0.043）L×2mol/L=0.09mol，故Fe（OH）₃、Al（OH）₃的物質的量之和為$\frac{0.09mol}{3}$=0.03mol，
故答案為：0.03；
（4）由圖可知，BC段消耗的氫氧化鈉的體積為94mL-88mL=6mL，故該階段參加反應的氫氧化鈉為0.006L×2mol/L=0.012mol，根據NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O 可知溶液中n（NH₄⁺）=0.012mol，
C點溶液溶質為NaNO₃，根據鈉離子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.094L×2mol/L=0.188mol，
根據氮原子守恒n_原（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NH₄⁺）=0.188mol+0.012mol=0.2mol，
故答案為：0.2．

點評 本題以圖象形式考查混合物有關計算等，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，為易錯題目，難度較大．