Question

(12分)工业制硝酸的主要反应之一是：

(1)若反应起始的物质的量相同,下列关系图错误的是________ (填编号）。

(2)在容积固定的密闭容器中发生上述反应,容器内部分物质的物质的量浓度如下表：

①反应在第2min到第4min时,O₂的平均反应速率为________mol/(L ? min)。
②反应在第2min时改变了条件,改变的条件可能是________ (填编号）。
A 增加O₂的浓度     B.升高温度   C.减小压强  D.使用催化剂
(3）将一定量铝粉和铁粉的混合物与上述反的稀硝酸充分反应,反应过程中无气体放出（氧化物产生）。在反应结束后的溶液中，滴加5mol/L的NaOH溶液,所加NaOH溶液(mL)与产生的沉淀的物质的量关系如图所示则：

EF段反应的离子方程式是_______________;铝粉与铁粉的物质的量之比是_____________
硝酸溶液中含HNO₃的物质的量是__________mol。

Answer 1

（1）AC
（2）①0.125   ②C
(3)①Al(OH)₃＋OH^－=AlO₂^－＋2H₂O ②5：3   ③0.52

（1）该可逆反应是气体系数增大的放热反应，升温时平衡左移，NH₃的含量增大，而H₂O的含量减小，AC不正确；加压平衡左移，NO的含量减小，C正确；加入催化剂可会加快反应速率，但不影响各物质的浓度，D正确；故AC符合题意
（2）①v(NH₃)=0.1mol/(L ? min)，由方程式系数比可知，v(O₂)=0.125mol/(L ? min)
②由所给数据可知，平衡正向移动：由各物质的物质的量可知，氨气与氧气转化的量符合系数比，不可能是由于加入氧气所致，排除Ａ；升温平衡左移，排除B：减压平衡右移，符合题意，而加入催化剂不会影响平衡，排除D；故答案为C
(3)分析图像可知，在反应结束后的溶液中，包含Fe(NO₃)₃、Al(NO₃)₃及过量的HNO₃，滴加5mol/L的NaOH溶液发生反应：①H^＋＋OH^－=H₂O ②Al^3＋＋3OH^－=Al(OH)₃↓ ③Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓
由于金属与硝酸反应过程中无气体放出，且由图像可看出，DE段无沉淀生成、沉淀也不溶解，说明金属与硝酸反应的还原产物为硝酸铵，DE段反应为：④NH₄^＋＋OH^－=NH₃·H₂O
随后，Al(OH)₃溶解：⑤Al(OH)₃＋OH^－=AlO₂^－＋2H₂O
由反应⑤知，Al(OH)₃溶解所耗OH^－的物质的量为=0.05mol，即Al(OH)₃为0.05mol，则由铝的守恒可知，原金属混合物中铝的物质的量为0.05mol
由反应④知，溶液中的NH₄^＋的量为=0.03mol
金属与硝酸反应过程中，由电子的得失守恒可得（设铁为n mol）：3n+0.05×3=0.03×(5+3)，则铁的物质的量为0.03mol
F点所对应的溶液为NaNO₃溶液，由钠的守恒知NaNO₃的物质的量为5×=0.52mol，则由氮原子的守恒可得，原硝酸溶液中硝酸的物质的量也是0.52mol