Question

某同學(xué)取一定量的Al、Fe混合物，與2.0L極稀的HNO₃充分反應(yīng)，假設(shè)HNO₃的還原產(chǎn)物全部為銨鹽．在反應(yīng)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(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖所示．分析圖象回答問(wèn)題：
（1）OC段和DE段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式分別為：OC段：

 

；DE段：

 

．
（2）請(qǐng)寫(xiě)出任意一個(gè)Al、Fe與極稀HNO₃反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（3）B與A的差值為

 

mol．
（4）B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為

 

mol，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為

 

mL．
（5）原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為

 

mol/L．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算,鎂、鋁的重要化合物

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(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，假設(shè)HNO₃的還原產(chǎn)物全部為銨鹽．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，
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；
根據(jù)DE段消耗的氫氧化鈉計(jì)算溶液中n（NH₄⁺），結(jié)合Al（OH）₃的物質(zhì)的量，再根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，計(jì)算Fe的物質(zhì)的量；
B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，根據(jù)Al、Fe守恒計(jì)算其物質(zhì)的量；
由反應(yīng)過(guò)程可知，到加入氫氧化鈉為31mL時(shí)，溶液中溶質(zhì)為硝酸鈉與硝酸銨，根據(jù)鈉元素守恒計(jì)算硝酸鈉，結(jié)合n（NH₄⁺）可得n（NH₄NO₃），根據(jù)氮元素守恒可知：原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NaNO₃）+2n（NH₄NO₃），而c點(diǎn)溶液為NaNO₃、NH₄NO₃、Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃，根據(jù)氮元素守恒計(jì)算c點(diǎn)溶液中n′（NaNO₃），進(jìn)而計(jì)算c點(diǎn)NaOH的物質(zhì)的量，據(jù)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(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，假設(shè)HNO₃的還原產(chǎn)物全部為銨鹽．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）OC段發(fā)生離子方程式為：H⁺+OH^-=H₂O；DE段發(fā)生離子方程式為NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O；
（2）任意一個(gè)Al、Fe與極稀HNO₃反應(yīng)的化學(xué)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）B與A的差值為氫氧化鋁的物質(zhì)的量，由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL-34m=2mL，故該階段參加反應(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，
故答案為：0.008；
（4）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(yīng)的氫氧化鈉為0.003L×4mol/L=0.012mol，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 可知，計(jì)算溶液中n（NH₄⁺）=0.012ml，根據(jù)（3）中計(jì)算可知n[Al（OH）₃]=0.008mol，根據(jù)鋁元素守恒，故混合金屬中n（Al）=0.008mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀Al（OH）₃、Fe（OH）₃，二者的物質(zhì)的量之和=0.008mol+0.024mol=0.032mol；
由反應(yīng)過(guò)程可知，到加入氫氧化鈉為31mL時(shí)，溶液中溶質(zhì)為硝酸鈉與硝酸銨，n（NH₄NO₃）=n（NH₄⁺）=0.012mol，根據(jù)鈉元素守恒，可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.031L×4mol/L=0.124mol，根據(jù)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(diǎn)溶液為NaNO₃、NH₄NO₃、Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃，根據(jù)氮元素守恒n′（NaNO₃）+2n（NH₄NO₃）+3n[Fe（NO₃）₃]+3n[Al（NO₃）₃]=n（HNO₃），故c點(diǎn)溶液中n′（NaNO₃）=0.148mol-0.012mol×2-0.024mol×3-0.008mol×3=0.028mol，故c點(diǎn)加入NaOH的物質(zhì)的量=0.028mol，c點(diǎn)NaOH溶液的體積=

0.028mol

4mol/L

=0.007L=7 mL，
故答案為：0.032；7；
（5）根據(jù)（4）中計(jì)算可知，原硝酸溶液中n（HNO₃）=0.148mol，則原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為

0.148mol

2L

=0.074mol/L，故答案為：0.074．

點(diǎn)評(píng)：本題以圖象形式，考查金屬與硝酸的反應(yīng)、混合物計(jì)算等，清楚圖中各階段反應(yīng)過(guò)程是解題的關(guān)鍵，解答中注意守恒思想的運(yùn)用，題目過(guò)程復(fù)雜，計(jì)算量大，側(cè)重對(duì)學(xué)生分析解決問(wèn)題能力、計(jì)算能力的考查，為易錯(cuò)題目，難度較大．