Question

實驗研究發(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應時，硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低，最低可以還原到﹣3價．某同學取一定量的鐵鋁合金與一定量很稀的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出．在反應結束后的溶液中，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）與產生的沉淀的物質的量（mol）的關系如圖所示．試回答下列問題：

（1）請寫出該合金中鐵與硝酸反應的離子方程式　　．

（2）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生反應的離子方程式為　　．

（3）在DE段，沉淀的物質的量沒有變化，則此階段發(fā)生反應的離子方程式為　．

（4）B與A的差值為　　mol．

（5）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．

　

Answer 1

考點： 離子方程式的有關計算． 

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⁺，通過題意，反應始終沒有氣體生成，可以得出不會有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低，可以推測N元素由+5變成了﹣3價，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）金屬鐵和稀硝酸反應生成硝酸鐵、一氧化氮和水，據(jù)此回答；

（2）O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C之間發(fā)生的反應酸堿中和反應；

（3）D與E一段沉淀的量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應；

（4）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，利用發(fā)生的化學反應來計算；

（5）沉淀的總量可根據(jù)NH₄⁺的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^﹣═NH₃•H₂O 得出n（NH₄⁺），根據(jù)氧化還原反應，N元素由+5價變?yōu)?#65123;3價，而金屬都由0價變?yōu)?3價，可以運用電子守恒得出金屬的物質的量．

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⁺，通過題意，反應始終沒有氣體生成，可以得出不會有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低，可以推測N元素由+5變成了﹣3價，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）根據(jù)圖示得到的溶液和氫氧化鈉反應產生沉淀的情況可以知道，金屬鐵和稀硝酸反應生成硝酸鐵、一氧化氮和水，反應的離子方程式為：8Fe+30H⁺+3NO₃^﹣=8Fe³⁺+3NH₄⁺+9H₂O，故答案為：8Fe+30H⁺+3NO₃^﹣=8Fe³⁺+3NH₄⁺+9H₂O；

（2）OC之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，OC之間發(fā)生的反應酸堿中和反應，離子方程式為H⁺+OH^﹣═H₂O，故答案為：H⁺+OH^﹣═H₂O；

（3）DE一段沉淀的量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，反應的離子方程式為NH₄⁺+OH^﹣═NH₃•H₂O，故答案為：NH₄⁺+OH^﹣═NH₃•H₂O；

（4）由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL﹣34m=2mL，故該計算參加反應的氫氧化鈉為0.002L×4mol/L=0.008mol，根據(jù)Al（OH）₃ +OH^﹣=AlO₂^﹣+2H₂O可知，Al（OH）₃的物質的量為0.008mol，即為B、A的差值，故答案為：0.008；

（5）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生的離子方程式為H⁺+OH^﹣=H₂O；在DE段沉淀的物質的量沒有變化，應為NH₄⁺和OH^﹣的反應，此階段發(fā)生反應的離子方程式為NH₄⁺+OH^﹣═NH₃•H₂O；根據(jù)NH₄⁺+OH^﹣═NH₃•H₂O 得：n（NH₄⁺）=（34﹣31）×10^﹣3L×4mol/L=0.012 mol，根據(jù)氧化還原反應，N元素由+5價變?yōu)?#65123;3價，而金屬都由0價變?yōu)?3價，可以運用電子守恒得出金屬的物質的量為：=0.032mol，所以生成沉淀的物質的量為0.032mol，

設Mg為xmol，Al為0.008mol，生成硝酸銨為（34﹣31）×0.001L×4mol/L=0.012mol，

由電子守恒可知，2x+0.008×3=0.012×8，

解得x=0.036mol，

滴加NaOH體積為31ml時，

發(fā)生反應為①H⁺+OH^﹣=H₂O，②Mg²⁺+2OH^﹣=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+3OH^﹣=Al（OH）₃↓，

則C點氫氧化鈉溶液的體積為31mL﹣×1000mL﹣×1000L=7mL，

故答案為：0.032；7．

點評： 本題考查金屬與硝酸的反應、氧化還原反應、化學計算等知識點，屬于中等難度試題，解答此題關鍵是判斷出硝酸的還原產物以及電子轉移守恒的運用．