Question

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．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DE段的離子反應(yīng)方程式：

 

，EF段生成含氧元素離子的名稱是

 

．
（2）合金中，鋁的質(zhì)量為

 

g，鐵的質(zhì)量為

 

g．
（3）C的值為

 

mL．
（4）硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,離子方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

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：
①H⁺+OH^-=H₂O，
②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
③NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，
④Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O
（1）D與E一段沉淀的質(zhì)量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)，E與F之間沉淀的量減少，為Al（OH）₃溶解在氫氧化鈉溶液中，以此書寫離子方程式；
（2）根據(jù)曲線的變化判斷出各段反應(yīng)，根據(jù)消耗的氫氧化鈉的體積和反應(yīng)方程式計(jì)算反應(yīng)后溶液含有鐵離子和鋁離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)原子守恒計(jì)算鋁和鐵的質(zhì)量；
（3）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；
（4）根據(jù)E點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)結(jié)合原子守恒計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量濃度．

解答： 解：（1）D與E一段沉淀的質(zhì)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，
E與F之間沉淀的量減少，肯定是因?yàn)锳l（OH）₃溶解在氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O；偏鋁酸根或四羥基合鋁酸根；
（2）E與F之間沉淀的量減少，為Al（OH）₃溶解在氫氧化鈉溶液中，
其反應(yīng)方程式為Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
氫氧化鋁與氫氧化鈉物質(zhì)的量之比為1：1，
EF段的n（NaOH）=4mol/L×2×10^-3L=0.008mol，
Al-----Al（OH）₃----NaOH→NaAlO₂+2H₂O
27g                 1mol
0.216g             0.008mol   
所以鋁的質(zhì)量是0.216g；  D與E一段氫氧化鈉被消耗，
DE段是NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)
NH₄NO₃～NaOH
1 mol   1mol
n（NH₄NO₃）=n（NaOH）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012mol，
設(shè)鐵有xmol，Al離子也是0.008mol，NH₄⁺有0.012mol，根據(jù)電子守恒可得：
3x+0.008×3=0.012×8，
x=0.024mol，
所以鐵離子有0.024mol，根據(jù)原子守恒知，鐵的物質(zhì)的量是0.024mol，其質(zhì)量=0.024mol×56g/mol=1.344g，
故答案為：0.216；1.344；
（3）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-

0.032mol×3

4mol/L

×10³ml/L=7mL．
故答案為：7；
（4）E點(diǎn)時(shí)，溶液中的溶質(zhì)是硝酸鈉和氨水，n（NH₃?H₂O ）=n（NH₄⁺）=0.012mol，n（NaNO₃）=n（NaOH）=34×10^-3L×4mol/L=0.136mol，根據(jù)氮原子守恒知，C（HNO₃）=

n(NaNO3)+n(NH3．H2O)

V

=

0.136mol+0.012mol

0.1L

=1.48mol/L，
故答案為：1.48．

點(diǎn)評(píng)：本題考查金屬與硝酸的反應(yīng)、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．