题目内容
【题目】实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低.某同学取一定量的铝铁合金与100mL很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出.在反应结束后的溶液中,逐滴加入4 mol/L的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示.试回答下列问题:
(1)结合OH-的能力最弱的是________(填离子符号)
(2)B与A的差值为________mol.
(3)原混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为______.
(4)B点对应的沉淀量为________mol,C点对应的溶液体积为________mL.
(5)硝酸溶液的物质的量浓度为_________mol·L-1
(6)写出铝与该浓度硝酸反应的离子方程式_____________________。
【答案】NH4+ 0.008 1:3 0.032 7 1.48mol·L-1 8Al+30H++3NO3-===8Al3++3NH4++9H2O
【解析】
铝粉和铁粉的混合物与100 mL很稀HNO3充分反应,被氧化为Al3+、Fe3+,反应始终没有气体生成,可知不会有氮的氧化物生成,根据题设条件可知,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低,可以推测N元素在该反应过程中由+5价变成了较低的价态-3价,结合图像可以看出硝酸过量,加入氢氧化钠溶液应先与硝酸发生中和反应,再生成沉淀,当沉淀完全后,继续加入氢氧化钠溶液,沉淀量不变,则OH-与溶液中的NH4+发生了反应,再继续滴加氢氧化钠,氢氧化铝沉淀被溶解,故结合图像可分析出随着氢氧化钠的不断滴加,溶液中发生的反应的依次为:OC段:H++OH- = H2O,CD段:Fe3++3OH- = Fe(OH)3↓,Al 3++3OH- = Al(OH)3↓,DE段:NH4++ OH-═NH3H2O,EF段:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,据此分析作答。
(1)D与E一段沉淀的质量没有发生变化,为NH4NO3和NaOH的反应,所以溶液中结合OH-的能力最弱的是NH4+,
故答案为:NH4+;
(2)E与F之间沉淀的量减少,因为Al(OH)3溶解在氢氧化钠溶液中,反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,则溶解的沉淀的物质的量(B与A的差值)等于EF阶段消耗的氢氧化钠的物质的量,为4 mol/L(36 mL-34 mL)
10-3 = 0.008 mol,
故答案为:0.008 mol;
(3)根据铝元素守恒可知,设参与反应的铝的物质的量为x mol,则
解得x = 0.008 mol,
即铝的物质的量是0.008 mol;
又DE段是NH4NO3和NaOH反应,根据关系式NH4NO3~NaOH得n(NH4NO3)=n(NaOH)=(34-31)×10-3 L×4 mol/L = 0.012 mol,
设铁有y mol,Al离子也是0.008 mol,NH4+有0.012 mol,根据电子转移数守恒可得:
3x+0.008×3=0.012×8,
y = 0.024 mol,
所以铁离子有0.024 mol,根据原子守恒知,铁的物质的量是0.024mol,则原混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为0.008 mol:0.024 mol = 1:3,
故答案为:1:3;
(4)B为沉淀的最大值,沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3,根据元素守恒法可知,其物质的量分别为铝粉和铁粉的物质的量,为0.008 mol+0.024 mol = 0.032 mol;根据图象确定C点消耗氢氧化钠的量.滴加NaOH体积为31 mL时,
发生反应为①H++OH-=H2O,②Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++3OH-=Al(OH)3↓,
可计算得出C点氢氧化钠溶液的体积为31 mL-103 mL/L = 7 mL,
故答案为:0.032 mol;7;
(5)E点时,溶液中的溶质是硝酸钠和氨水,n(NH3H2O)=n(NH4+)=0.012 mol,n(NaNO3)=n(NaOH)= 34×10-3 L×4mol/L = 0.136 mol,根据氮原子守恒知,c(HNO3)= =
= 1.48 mol/L,
故答案为:1.48;
(6)根据题意可知,该浓度的硝酸与铝反应时,得到的氮元素化合价为-3价,根据氧化还原反应的规律配平该离子方程式得,8Al+30H++3NO3-===8Al3++3NH4++9H2O,
故答案为:8Al+30H++3NO3-===8Al3++3NH4++9H2O。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】氮的氧化物是大气污染物之一,用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:
已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol
(1)若某反应的平衡常数表达式为K=,请写出此反应的热化学方程式:_______;下列措施能够增大此反应中NO的转化率的是(填字母代号)_________。
a.增大容器压强 b.升高温度 c.使用优质催化剂 d.增大CO的浓度
(2)向容积为2L的密闭容器中加入活性炭(足量)和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),NO和N2的物质的量变化如下表所示。
物质的量/mol | T1/℃ | T2/℃ | |||||
0 | 5 min | 10 min | 15 min | 20 min | 25 min | 30 min | |
NO | 2.0 | 1.16 | 0.80 | 0.80 | 0.50 | 0.40 | 0.40 |
N2 | 0 | 0.42 | 0.60 | 0.60 | 0.75 | 0.80 | 0.80 |
①0~5min内,以CO2表示的该反应速率v(CO2)=______,该条件下的平衡常数K=________。
②第15 min后,温度调整到T2,数据变化如上表所示,则T1_______ T2(填“>”“<”或“=”)。
③若30min时,保持T2不变,向该容器中再加入该四种反应混合物各2 mol,则此时反应_______移动(填“正向”“逆向”或“不”);最终达平衡时NO的转化率a=______________。
(3)在25 ℃下,向浓度均0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成_____沉淀(填化学式),当两种沉淀共存时,溶液中c(Mg2+)/c(Cu2+)=__________(已知25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。