Question

11．將5.5g鐵鋁混合物粉末加入過量的1L1mol/L HNO₃溶液中，充分反應(yīng)后，得3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）NO氣體，求
（1）假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變，剩余硝酸的濃度為0.4mol/L
（2）混合物中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49.1%，
（3）向反應(yīng)后的溶液中加入850 mL 1mol/L NaOH溶液時(shí)，生成的沉淀量最大，再加100 mL 1mol/L NaOH溶液才能使沉淀的量不再發(fā)生變化．

Answer 1

分析 （1）同質(zhì)量的鋁消耗硝酸的量多，假設(shè)5.5g金屬全部是鋁，由Al+4HNO₃=Al（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，可知需要硝酸 $\frac{5.5g}{27g/mol}$×4=0.81 mol，硝酸物質(zhì)的量為1L×1mol/L=1mol＞0.81 mol，所硝酸過量，設(shè)鋁、鐵的物質(zhì)的量分別為：xmol、ymol，根據(jù)質(zhì)量守恒得27x+56y=5.5；得失電子守恒得（硝酸過量鐵變成三價(jià)鐵）：3x+3y=$\frac{3.36}{22.4}$×3，聯(lián)立方程解得：x=0.1 y=0.05，所以消耗硝酸的物質(zhì)的量為：（0.1+0.05）×3+$\frac{3.36}{22.4}$=0.6mol，所以剩余硝酸的物質(zhì)的量1mol-0.6mol=0.4mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$進(jìn)行計(jì)算求解；
（2）鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.1mol×27g/mol}{5.5g}$×100%=49.1%；
（3）要使沉淀的量不隨NaOH溶液量的變化而變化，則最終溶液中溶質(zhì)為NaNO₃、NaAlO₂，根據(jù)鈉離子守恒：n（NaOH）=n（NaNO₃）+n（NaAlO₂），再結(jié)合N原子、Al原子守恒計(jì)算n（NaOH），進(jìn)而計(jì)算此時(shí)需要?dú)溲趸�鈉溶液體積；
要使生成的沉淀量最大，最后得到的溶液是中溶質(zhì)為NaNO₃，根據(jù)鈉離子守恒：n（NaOH）=n（NaNO₃），再結(jié)合N原子守恒計(jì)算n（NaOH），進(jìn)而計(jì)算此時(shí)需要?dú)溲趸�鈉溶液體積．

解答 解：（1）同質(zhì)量的鋁消耗硝酸的量多，假設(shè)5.5g金屬全部是鋁，由Al+4HNO₃=Al（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，可知需要硝酸 $\frac{5.5g}{27g/mol}$×4=0.81 mol，硝酸物質(zhì)的量為1L×1mol/L=1mol＞0.81 mol，所硝酸過量，設(shè)鋁、鐵的物質(zhì)的量分別為：xmol、ymol，根據(jù)質(zhì)量守恒得27x+56y=5.5；得失電子守恒得（硝酸過量鐵變成三價(jià)鐵）：3x+3y=$\frac{3.36}{22.4}$×3，聯(lián)立方程解得：x=0.1 y=0.05，所以消耗硝酸的物質(zhì)的量為：（0.1+0.05）×3+$\frac{3.36}{22.4}$=0.6mol，所以剩余硝酸的物質(zhì)的量1mol-0.6mol=0.4mol，所以剩余硝酸的濃度為$\frac{0.4mol}{1L}$=0.4mol/l，
故答案為：0.4；
（2）鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.1mol×27g/mol}{5.5g}$×100%=49.1%，故答案為：49.1；
（3）要使沉淀的量不隨NaOH溶液量的變化而變化，則最終溶液中溶質(zhì)為NaNO₃、NaAlO₂，根據(jù)鈉離子守恒：n（NaOH）=n（NaNO₃）+n（NaAlO₂），再結(jié)合N原子、Al原子守恒，n（NaOH）=1mol-$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$+0.1mol=0.95mol，此時(shí)需要?dú)溲趸�鈉溶液體積為$\frac{0.95mol}{1mol/L}$=0.95L=950mL；
要使生成的沉淀量最大，最后得到的溶液是中溶質(zhì)為NaNO₃，根據(jù)鈉離子守恒：n（NaOH）=n（NaNO₃）=1mol-$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.85mol，此時(shí)需要?dú)溲趸�鈉溶液體積為$\frac{0.85mol}{1mol/L}$=0.85L=850mL，所以再加入950mL-850mL=100mL，
故答案為：850；100．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的計(jì)算，難度中等，側(cè)重對(duì)解題方法計(jì)算與學(xué)生分析思維能力考查，涉及過量計(jì)算、極端思考、守恒關(guān)系的應(yīng)用．