Question

某同學取一定量的Al、Fe混合物，與2.0L極稀的HNO₃充分反應，假設HNO₃的還原產物全部為銨鹽．在反應后的溶液中，逐滴加入4mol?L^-1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積與產生的沉淀的物質的量的關系如圖所示．分析圖象回答問題：
（1）DE段發(fā)生反應的離子方程式為：

 

．
（2）請寫出任意一個Al、Fe與極稀HNO₃反應的化學方程式：

 

．
（3）B點對應的沉淀的物質的量為

 

mol，C點對應的氫氧化鈉溶液的體積為

 

mL．
（4）原硝酸溶液的物質的量濃度為

 

mol/L．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物,化學方程式的有關計算

專題：圖示題

分析：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，假設HNO₃的還原產物全部為銨鹽．由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，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，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應依次有：
①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，③NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，④Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
B與A的差值為氫氧化鋁的物質的量，計算EF段消耗的氫氧化鈉，根據Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質的量；
根據DE段消耗的氫氧化鈉計算溶液中n（NH₄⁺），結合Al（OH）₃的物質的量，再根據電子轉移守恒，計算Fe的物質的量；
B點對應的沉淀為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，根據Al、Fe守恒計算其物質的量；
由反應過程可知，到加入氫氧化鈉為31mL時，溶液中溶質為硝酸鈉與硝酸銨，根據鈉元素守恒計算硝酸鈉，結合n（NH₄⁺）可得n（NH₄NO₃），根據氮元素守恒可知：原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NaNO₃）+2n（NH₄NO₃），而c點溶液為NaNO₃、NH₄NO₃、Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃，根據氮元素守恒計算c點溶液中n′（NaNO₃），進而計算c點NaOH的物質的量，據此解答．

解答： 解：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，假設HNO₃的還原產物全部為銨鹽．由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，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，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應依次有：
①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，③NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，④Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
（1）DE段發(fā)生離子方程式為NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O；
（2）任意一個Al、Fe與極稀HNO₃反應的化學方程式為：8Al+30HNO₃=8Al（NO₃）₃+3NH₄NO₃+9H₂O或8Fe+30HNO₃=8 Fe （NO₃）₃+3NH₄NO₃+9H₂O，
故答案為：8Al+30HNO₃=8Al（NO₃）₃+3NH₄NO₃+9H₂O或8Fe+30HNO₃=8 Fe （NO₃）₃+3NH₄NO₃+9H₂O；
（3）由圖可知，DE段消耗的氫氧化鈉的體積為34mL-31m=3mL，故該階段參加反應的氫氧化鈉為0.003L×4mol/L=0.012mol，根據NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 可知，計算溶液中n（NH₄⁺）=0.012ml，根據（3）中計算可知n[Al（OH）₃]=0.008mol，根據鋁元素守恒，故混合金屬中n（Al）=0.008mol，根據電子轉移守恒有，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點對應的沉淀Al（OH）₃、Fe（OH）₃，二者的物質的量之和=0.008mol+0.024mol=0.032mol；
由反應過程可知，到加入氫氧化鈉為31mL時，溶液中溶質為硝酸鈉與硝酸銨，n（NH₄NO₃）=n（NH₄⁺）=0.012mol，根據鈉元素守恒，可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.031L×4mol/L=0.124mol，根據氮元素守恒可知，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的物質的量=0.028mol，c點NaOH溶液的體積=

0.028mol

4mol/L

=0.007L=7 mL，
故答案為：0.032；7；
（4）根據（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的量濃度為

0.148mol

2L

=0.074mol/L，故答案為：0.074．

點評：本題以圖象形式，考查金屬與硝酸的反應、混合物計算等，清楚圖中各階段反應過程是解題的關鍵，解答中注意守恒思想的運用，題目過程復雜，計算量大，側重對學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．