Question

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。某同學(xué)取一定量鐵鋁合金與100mL某濃度的硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無氣體放出。在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入4mol·L^－1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積(mL)與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系如圖所示（C＞0）。

試回答下列問題：
（1）寫出反應(yīng)過程中DE段的離子反應(yīng)方程式：                                              ，EF段生成含氧元素離子的名稱是                   。
（2）合金中，鋁的質(zhì)量為               g，鐵的質(zhì)量為               g 。
（3）C的值為               mL。
（4）硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為               mol·L^－1。

Answer 1

（10分，除標(biāo)記外，其余每空2分）（1） NH₄^＋+OH^－＝NH₃?H₂O （1分）
偏鋁酸根或四羥基合鋁酸根（1分）   （2） 0.216     1.344     （3）7  （4）1.48

解析試題分析：（1）OC之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，OC之間發(fā)生的反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)，離子方程式為H⁺+OH^-＝H₂O；CD段屬于金屬陽離子與氫氧化鈉的反應(yīng)，分別生成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀；DE一段沉淀的量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為NH₄^＋+OH^－＝NH₃?H₂O。EF段為氫氧化鋁溶于氫氧化鈉的反應(yīng)，即Al(OH)₃ +OH^-＝AlO₂^－+2H₂O或Al(OH)₃ +OH^-＝[Al(OH)₄]^－，因此EF段生成含氧元素離子的名稱是偏鋁酸根或四羥基合鋁酸根。
（2）由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL－34m＝2mL，則該階段中參加反應(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。則根據(jù)原子守恒可知，金屬鋁的質(zhì)量＝0.008mol×27g/mol＝0.216g。DE段消耗氫氧化鈉溶液的體積＝34ml－31ml＝3mol，則階段中參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0.003L×4mol/L＝0.012mol。所以根據(jù)反應(yīng)NH₄^＋+OH^－＝NH₃?H₂O可知，NH₄^＋的物質(zhì)的量是0.012mol。依據(jù)氮原子守恒可知，生成氨氣的物質(zhì)的量是0.012mol。氨氣是還原產(chǎn)物，所以根據(jù)電子得失守恒可知，鐵的物質(zhì)的量＝（0.012mol×8－0.008mol×3）÷3＝0.024mol，因此鐵的質(zhì)量＝0.024mol×56g/mol＝1.344g。
（3）根據(jù)反應(yīng)式Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓、Al^3＋＋3OH^－=Al(OH)₃↓可知，C、D階段消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.024mol×3＋0.008mol×3＝0.096mol，其體積是0.096mol÷4mol/L＝0.024L＝24ml，所以C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的體積是31ml－24ml＝7ml。
（4）E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶質(zhì)是硝酸鈉，根據(jù)鈉離子守恒可知，硝酸鈉的物質(zhì)的量＝0.034L×4mol/L＝0.136mol，所以根據(jù)氮原子守恒可知，原硝酸的物質(zhì)的量＝0.136mol＋0.012mol＝0.148mol，所以硝酸的濃度是0.148mol÷0.1L＝1.48L。
考點(diǎn)：考查金屬與硝酸的反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算