Question

某同學(xué)取一定量的Al、Fe混合物，與2.0L極稀的HNO3充分反應(yīng)，假設(shè)HNO3的還原產(chǎn)物全部為銨鹽。在反應(yīng)后的溶液中，逐滴加入4mol·L－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖所示。分析圖像回答問題：

（1）DE段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：_____________________________________ 。

（2）請寫出任意一個Al、Fe與極稀HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________ 。

（3）B點對應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為_______mol，C點對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為______mL。

（4）原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為_______mol/L。

Answer 1

【知識點】有關(guān)混合物反應(yīng)的計算；鎂、鋁的重要化合物   C2    

【答案解析】(1) NH4++OH﹣=NH3•H2O

(2)8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H或8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O

(3) 0.032； 7

(4) 0.074

 解析：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+，假設(shè)HNO3的還原產(chǎn)物全部為銨鹽．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)，故可以得到隨著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）OC段發(fā)生離子方程式為：H++OH-=H2O；DE段發(fā)生離子方程式為NH4++OH-=NH3•H2O

（2）當(dāng)Al與極稀HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為：8Al+30HNO3=8Al（NO3）3+3NH4NO3+9H2O；當(dāng)Fe與極稀HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為8Fe+30HNO3=8 Fe （NO3）3+3NH4NO3+9H2O

（3）

（4）由圖可知，DE段消耗的氫氧化鈉的體積為34mL-31m=3mL，故該階段參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0.003L×4mol/L=0.012mol，根據(jù)NH4++OH-═NH3•H2O 可知，計算溶液中n（NH4+）=0.012ml，

根據(jù)B與A的差值為氫氧化鋁的物質(zhì)的量，由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL-34m=2mL，故該階段參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0.002L×4mol/L=0.008mol，根據(jù)Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O可知，Al（OH）3的物質(zhì)的量為0.008mol，根據(jù)鋁元素守恒，故混合金屬中n（Al）=0.008mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有，3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH4+），即3n（Fe）+3×0.008mol=8×0.012mol，解得n（Fe）=0.024mol，可知n[Fe（OH）3]=n（Fe）=0.024mol，B點對應(yīng)的沉淀Al（OH）3、Fe（OH）3，二者的物質(zhì)的量之和=0.008mol+0.024mol=0.032mol；由反應(yīng)過程可知，到加入氫氧化鈉為31mL時，溶液中溶質(zhì)為硝酸鈉與硝酸銨，n（NH4NO3）=n（NH4+）=0.012mol，根據(jù)鈉元素守恒，可知n（NaNO3）=n（NaOH）=0.031L×4mol/L=0.124mol，根據(jù)氮元素守恒可知，原硝酸溶液中n（HNO3）=n（NaNO3）+2n（NH4NO3）=0.124mol+0.012mol×2=0.148mol，而c點溶液為NaNO3、NH4NO3、Fe（NO3）3、Al（NO3）3，根據(jù)氮元素守恒n′（NaNO3）+2n（NH4NO3）+3n[Fe（NO3）3]+3n[Al（NO3）3]=n（HNO3），故c點溶液中n′（NaNO3）=0.148mol-0.012mol×2-0.024mol×3-0.008mol×3=0.028mol，故c點加入NaOH的物質(zhì)的量=0.028mol，c點NaOH溶液的體積=0.028mol/4mol/L=0.007L=7 mL

（5）根據(jù)（4）中計算可知，原硝酸溶液中n（HNO3）=0.148mol，則原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為0.148mol/2L=0.074mol/L。

【思路點撥】本題以圖象形式，考查金屬與硝酸的反應(yīng)、混合物計算等，清楚圖中各階段反應(yīng)過程是解題的關(guān)鍵，解答中注意守恒思想的運用，題目過程復(fù)雜，計算量大，側(cè)重對學(xué)生分析解決問題能力、計算能力的考查，為易錯題目，難度較大。