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。現(xiàn)有一定量鋁粉和鐵粉的混合物與一定體積某濃度的稀硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)氣體放出。在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入5 mol·L^－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積(mL)與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量關(guān)系如圖所示。則

（1）B與A的差值為________mol；
（2）原硝酸溶液中含硝酸的物質(zhì)的量為________mol；
（3）鋁粉和鐵粉的混合物中鋁粉與鐵粉的物質(zhì)的量之比為________；
（4）寫出鋁與該濃度硝酸反應(yīng)的離子方程式____________。

Answer 1

（1）0．05�。�2） 0．5�。�3） 5∶3　（4） 8Al＋30H^＋＋3NO₃^-=8Al^3＋＋3NH₄⁺＋9H₂O

解析試題分析：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(guò)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(guò)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。由上述分析可知，溶液中的陽(yáng)離子有Al³⁺、Fe³⁺、NH₄⁺、H⁺。（1）由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為104mL-94m=10mL，故該計(jì)算參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0．01L×5mol/L=0．05mol，根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，Al（OH）₃的物質(zhì)的量為0．05mol，故答案為：0．05mol；（2）由上述分析可知，DE段為銨根離子與氫氧根離子反應(yīng)生成一水合氨，反應(yīng)離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，由圖可知，DE段消耗的氫氧化鈉的體積為94mL-88m=6mL，故該階段參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0．006L×5mol/L=0．03mol，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 可知，計(jì)算溶液中n（NH₄⁺）=0．03mol，根據(jù)（3）中計(jì)算可知n[Al（OH）₃]=0．05mol，根據(jù)鋁元素守恒，故混合金屬中n（Al）=0．05mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有，3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH₄⁺），即3n（Fe）+3×0．05mol=8×0．03mol，解得n（Fe）=0．03mol，故原混合物中鋁粉與鐵粉的物質(zhì)的量之比為0．05mol：0．03mol=5：3，故答案為：1：3；由反應(yīng)過(guò)程可知，到加入氫氧化鈉為88mL時(shí)，溶液中溶質(zhì)為硝酸鈉與硝酸銨，根據(jù)鈉元素守恒，可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=0．088L×5mol/L=0．44mol，根據(jù)（4）的計(jì)算可知n（NH₄NO₃）=n（NH₄⁺）=0．03mol，根據(jù)氮元素守恒計(jì)算原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NaNO₃）+2n（NH₄NO₃）=0．44mol+0．03mol×2=0．5mol，故答案為：0．5。
考點(diǎn)：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)，難度較大，清楚圖中各階段反應(yīng)過(guò)程，據(jù)此判斷出硝酸的還原產(chǎn)物以及電子轉(zhuǎn)移守恒的運(yùn)用是解題關(guān)鍵。