Question

硝酸发生氧化还原反应的时候，一般硝酸浓度越稀，对应还原产物中氮的化合物越低．现有一定量的铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀的HNO₃充分反应，反应过程中无任何气体放出．在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol?L^-1NaOH溶液．所加NaOH溶液的体积（mL）与产生沉淀的物质的量（mol）关系如图所示：
（1）和铝粉和铁粉的混合物反应时，HNO₃对应还原产物为______（填化学式）；
（2）完成下列过程中的离子反应方程式：
O→C______；D→E______；E→F______；
（3）B值是多少mol？写出计算过程．

Answer 1

（1）HNO₃的还原产物有N₂O，NO，NO₂，NH₄⁺等，其中，铵根可以保留在溶液中，且可以与氢氧化钠反应，D与E一段氢氧化钠被消耗，但没有和氢氧化铝反应，从题干中可以知道，硝酸反应没有气体产生，由此可以肯定还原产物为硝酸铵．
故答案为：NH₄NO₃；
（2）O→C 之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，O→C 之间发生的反应酸碱中和反应，离子方程式为H⁺+OH^-═H₂O，
D与E一段沉淀的质量没有发生变化，为NH₄NO₃和NaOH反应，反应的离子方程式为，NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，
E与F之间沉淀的量减少，肯定是因为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
故答案为：H⁺+OH^-═H₂O；NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）E与F之间沉淀的量减少，为Al（OH）₃溶解在氢氧化钠溶液中，
其反应方程式为Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
氢氧化铝与氢氧化钠物质的量之比为1：1，
EF段的n（NaOH）=4mol/L×2×10^-3L=0.008mol，
Al（OH）₃+NaOH→NaAlO₂+2H₂O
1 mol           1mol
0.008 mol     0.008mol
Al（OH）₃的量是0.008mol，所以Al³⁺也是0.008mol．
所以B与A差值为0.008mol
然后看D与E一段氢氧化钠被消耗，
但没有和氢氧化铝反应，从题干中可以知道
硝酸反应没有气体产生，由此可以肯定还原产物为硝酸铵．
DE段分析如下，是NH₄NO₃和NaOH反应
NH₄NO₃～NaOH
1 mol    1mol
n（NH₄NO₃）=n（NaOH）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012mol 所以铁和铝开始和硝酸反应的时候生成三价离子，N元素变成铵根离子
铁离子和铝离子失去3e，N元素从+5变成-3价得8e
设铁有xmol，Al离子也是0.008mol，NH₄⁺有0.012mol，根据电子守恒可得：
3x+0.008×3=0.012×8
x=0.024mol，
所以铁离子有0.024mol，那么氢氧化铁有0.024mol，氢氧化铝0.008mol，
则沉淀量最多的时候是0.032mol，
答：B值是0.032mol．