Question

【題目】某同學取一定質(zhì)量的鐵鋁合金與100 mLxmol/L稀硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中沒有氣體放出。在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入2 mol/L NaOH溶液，所加 NaOH溶液的體積(mL)與產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系如圖所示：

(1)寫出EF段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式____________

(2)C點對應(yīng)的溶液中含有的陽離子除Na+外，還含有_______。

(3)x =________。

(4)鐵鋁合金中鋁的物質(zhì)的量分數(shù)為_________。

Answer 1

【答案】Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O NH4+、Al3+、Fe3+ 0.74 25%

【解析】

鋁粉和鐵粉的混合物與100mLxmol/L稀HNO3充分反應(yīng)，被氧化為Al3+、Fe3+，通過題意，反應(yīng)過程中沒有氣體放出，說明沒有氮的氧化物生成，結(jié)合圖像，N元素由+5變成了-3價，生成了銨根離子。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，當沉淀完全后，由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，氫氧化鈉與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：H++OH-=H2O，Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，Al3++3OH-=Al(OH)3↓，NH4++OH-═NH3H2O，Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，據(jù)此分析解答。

(1)E與F之間沉淀的量減少，是因為Al(OH)3能夠在氫氧化鈉溶液中溶解，反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，故答案為：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O；

(2)鋁粉和鐵粉的混合物與一定量稀HNO3充分反應(yīng)，被氧化為Al3+、Fe3+，通過題意，反應(yīng)始終沒有氣體生成，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)，所以C點含有Na+，當沉淀完全后，由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，為氫氧化鈉與NH4+發(fā)生了反應(yīng)，NH4++OH-═NH3H2O，所以溶液中存在NH4+，即C點對應(yīng)的溶液中含有的陽離子除Na+外，還含有NH4+、Al3+、Fe3+，故答案為：NH4+、Al3+、Fe3+；

(3)E與F之間沉淀的量減少，為Al(OH)3溶解在氫氧化鈉溶液中，

其反應(yīng)的方程式為Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，氫氧化鋁與氫氧化鈉物質(zhì)的量之比為1∶1，EF段的n(NaOH)=2mol/L×(36-34)×10-3L=0.004mol，根據(jù)Al～Al(OH)3～NaOH～NaAlO2，鋁的物質(zhì)的量為0.004mol；鐵鋁與硝酸反應(yīng)沒有氣體產(chǎn)生，說明還原產(chǎn)物為硝酸銨，DE段為NH4NO3和NaOH反應(yīng)，根據(jù)NH4NO3～NaOH，n(NH4NO3)=n(NaOH)=(34-31)×10-3L×2mol/L=0.006mol，所以E點時，溶液中的溶質(zhì)是硝酸鈉和氨水，n(NH3H2O )=n(NH4+)=0.006mol，n(NaNO3)=n(NaOH)=34×10-3L×2mol/L=0.068mol，根據(jù)氮原子守恒知，c(HNO3)===0.74mol/L，故答案為：0.74；

(4)鐵和鋁開始和硝酸反應(yīng)的時候生成+3價離子，N元素變成銨根離子。設(shè)鐵有ymol。

Al離子為0.004mol，NH4+為0.006mol，根據(jù)得失電子守恒：3y+0.004×3=0.006×8，解得：y=0.012mol，所以鐵離子為0.012mol，根據(jù)原子守恒知，鐵的物質(zhì)的量是0.012mol，鐵鋁合金中鋁的物質(zhì)的量分數(shù)為×100%=25%，故答案為：25%。