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，甚至產(chǎn)生 NH⁺₄．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(guò)程中無(wú)氣體放出．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)系如圖所示．則 
（1）B 與 A 的差值為

 

mol
（2）寫(xiě)出 DE 段發(fā)生反應(yīng)的離子方程

 

（3）原硝酸的物質(zhì)的量是

 

mol
（4）鋁粉和鐵粉的混合物中鋁粉與鐵粉的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：鋁的化學(xué)性質(zhì),鎂、鋁的重要化合物,鐵的化學(xué)性質(zhì)

專(zhuān)題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，通過(guò)題意，反應(yīng)始終沒(méi)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(guò)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)，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應(yīng)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）B 與 A 的差值為氫氧化鋁的物質(zhì)的量，計(jì)算EF段消耗的氫氧化鈉，根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質(zhì)的量；
（2）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)；
（3）根據(jù)N元素守恒計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量；
（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．

解答： 解：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，通過(guò)題意，反應(yīng)始終沒(méi)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(guò)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)，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應(yīng)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）B 與 A 的差值為氫氧化鋁的物質(zhì)的量，計(jì)算EF段消耗的氫氧化鈉，由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為104mL-94mL=10mL，故該階段參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0.01L×5mol/L=0.05mol，根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，Al（OH）₃的物質(zhì)的量為0.05mol，
故答案為：0.05；
（2）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)，NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O；
（3）由反應(yīng)過(guò)程可知，到加入氫氧化鈉為88mL時(shí)，溶液中溶質(zhì)為硝酸鈉與硝酸銨，n（NH₄NO₃）=n（NH₄⁺）=0.03mol，根據(jù)鈉元素守恒，可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.088L×5mol/L=0.44mol，根據(jù)氮元素守恒計(jì)算原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NaNO₃）+2n（NH₄NO₃）=0.44mol+0.03mol×2=0.5mol，
故答案為：0.5；
（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．

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(guò)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．