Question

11．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)過程中無(wú)氣體放出（已知硝酸的還原產(chǎn)物是NH₄NO₃）．在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入5mol•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)系如下圖所示．則：
（1）原硝酸溶液中含硝酸的物質(zhì)的量為：0.5mol．
（2）B與A的差值為：0.05mol．
（3）寫出DE段的離子方程式NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O．
（4）鐵粉和鋁粉的混合物中鐵粉與鋁粉的物質(zhì)的量之比為：5：3．
（5）寫出鋁與該濃度硝酸反應(yīng)的離子方程式：8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O．

Answer 1

分析 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(cè)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)，
（1）根據(jù)N元素守恒計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量
（2）可根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O．得出Al（OH）₃的物質(zhì)的量；
（3）DE段反應(yīng)離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（4）Al（OH）₃的物質(zhì)的量為0.05mol，根據(jù)鋁元素守恒，n（Al）=0.05mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒求得n（Fe）=0.03mol，據(jù)此求出混合物中鋁粉與鐵粉的物質(zhì)的量之比；
（5）根據(jù)以上分析可知，n（Al）=0.05mol，n（NH₄⁺）=0.03mol，金屬與硝酸反應(yīng)時(shí)，硝酸的還原產(chǎn)物為NH₄NO₃，根據(jù)氧化還原反應(yīng)守恒書寫．

解答 解：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(cè)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)，
（1）E點(diǎn)時(shí)溶質(zhì)為硝酸鈉、一水合氨，根據(jù)N元素守恒，可知：n（HNO₃）=n（NH₃•H₂O）+n（NaNO₃）=0.94L×5mol/L+0.03mol=0.5mol，
故答案為：0.5；
（2）可根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質(zhì)的量為：（104-94）×10^-3L×5mol/L=0.05 mol，則A、B的差值為0.05，
故答案為：0.05；
（3）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，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
（4）Al（OH）₃的物質(zhì)的量為0.05mol，根據(jù)鋁元素守恒，故混合金屬中n（Al）=0.05mol，由圖可知，DE段消耗的氫氧化鈉的體積為94mL-88mL=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⁺）=0.03ml，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，混合金屬中n（Al）=0.05mol、n（Fe）=0.03mol，樣品中鋁粉和鐵粉的物質(zhì)的量之比為5：3，
故答案為：5：3；
（5）由題意知，金屬與硝酸反應(yīng)時(shí)，硝酸的還原產(chǎn)物為NH₄NO₃，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒和電荷守恒，反應(yīng)的離子反應(yīng)為：8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O，
故答案為：8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的計(jì)算，題目難度較大，本題注意根據(jù)圖象判斷各階段反應(yīng)的情況，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，注意從質(zhì)量守恒的角度結(jié)合反應(yīng)的關(guān)系式計(jì)算，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力．