Question

14．HNO₃與金屬反應時，還原產(chǎn)物可能是NO₂、NO、N₂O、N₂或NH₃的一種或幾種．現(xiàn)有一定量的Al粉和Fe粉的混合物與100mL，稀HNO₃充分反應，反應過程中無任何氣放出．在反應結(jié)束后的溶液中，逐漸加入4mol•L^-1的NaOH溶液，加入NaOH溶液的體積（mL）與產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量關系如圖．請回答：
（1）與HNO₃反應后Fe元素的化合價是+3
（2）縱坐標中A點數(shù)值是0.008，B點數(shù)值是0.016，原HNO₃濃度是0.72mol/L．

Answer 1

分析 （1）由O點到C點，氫氧化鈉溶液恰好和HNO₃生成NaNO₃，說明硝酸過量，所以鐵被硝酸氧化為硝酸鐵；
（2）根據(jù)圖象可知，由D點到E點，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應生成硝酸鈉、一水合氨；根據(jù)圖象數(shù)據(jù)和反應可知：混合溶液中含有的溶質(zhì)有Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃、NH₄NO₃、HNO₃ 由O點到C點，氫氧化鈉溶液恰好和HNO₃生成NaNO₃；由C與D點，氫氧化鈉溶液恰好和Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃反應生成NaNO；由D點到E點，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應生成硝酸鈉、水合氨，再結(jié)合反應定量關系進行計算．

解答 解：根據(jù)圖象可知：混合溶液中含有的溶質(zhì)有Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃、NH₄NO₃、HNO₃
（1）由O點到C點，氫氧化鈉溶液恰好和HNO₃生成NaNO₃，鐵粉和鋁粉組成的混合物跟100mL稀硝酸充分反應，硝酸剩余，鐵被硝酸氧化為三價鐵，
故答案為：+3；
（2）由C與D點，氫氧化鈉溶液恰好和Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃反應生成NaNO₃；
由D點到E點，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應生成硝酸鈉、一水合氨通；結(jié)合上面的分析及氮原子守恒可知：O點到D點硝酸鈉的物質(zhì)的量=硝酸的物質(zhì)的量，從D點到E點硝酸的物質(zhì)的量=2n（NaNO₃），而硝酸鈉的物質(zhì)的量=氫氧化鈉的物質(zhì)的量，所以總共硝酸的物質(zhì)的量為：4mol/L×0.015L+2×4mol/L×（0.0165-0.015）L=0.072mol，
所以原硝酸的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{0.072mol}{0.1L}$=0.72mol/L；
根據(jù)EF可知：沉淀減少，說明氫氧化鋁溶解，所以氫氧化鋁的物質(zhì)的量=EF線段加入氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量，
即：n[Al（OH）₃]=4mol/L×（0.0185L-0.0165L）=0.008mol，
根據(jù)題意可知：生成0.008mol氫氧化鋁沉淀消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：3×0.008mol=0.024mol，
CD段生成沉淀為氫氧化鋁和氫氧化鐵，所以生成氫氧化鐵消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：4mol/L×（0.015L-0.003L）-0.024mol=0.024mol，n[Fe（OH）₃]=$\frac{1}{3}$n（NaOH）=$\frac{1}{3}$×0.024mol=0.008mol，
縱坐標A點的數(shù)值即是生成氫氧化鐵的物質(zhì)的量，則A點數(shù)值為0.008；
B點數(shù)值為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀的總物質(zhì)的量，則B點數(shù)值為：0.008+0.008=0.016；
故答案為：0.008；0.016；0.72mol/L．

點評 本題考查混合物反應的計算、離子反應的計算，題目難度中等，明確圖象曲線變化的含義為解答關鍵，注意掌握質(zhì)量守恒定律在化學計算中的應用，試題側(cè)重考查學生的分析能力及化學計算能力．