题目内容
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．现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定量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4mol?L-1 NaOH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．
问题：（1）铁粉与铝粉的混合物与该浓度硝酸反应后，溶液中的阳离子除了Al3+、Fe3+、另外还有______、______（填离子符号）
（2）B与A的差值为______mol
（3）写出DE段离子反应方程式______
（4）原混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为______．
（5）原硝酸溶液中含硝酸的物质的量为______mol．
解：会有氮的氧化物生成，又有硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低，可以推测N元素由+5变成了-3价，由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可得与NH4+发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：
①H++OH-=H2O，②Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，Al3++3OH-=Al（OH）3↓，③NH4++OH-═NH3?H2O，
④Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O，
（1）由上述分析可知，溶液中的阳离子有Al3+、Fe3+、NH4+、H+，
故答案为：NH4+、H+；
（2）由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34m=2mL，故该计算参加反应的氢氧化钠为0.002L×4mol/L=0.008mol，根据Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O可知，Al（OH）3的物质的量为0.008mol，
故答案为：0.008mol；
（3）由上述分析可知，DE段为铵根离子与氢氧根离子反应生成一水合氨，反应离子方程式为：NH4++OH-═NH3?H2O，
故答案为：NH4++OH-═NH3?H2O；
（4）由图可知，DE段消耗的氢氧化钠的体积为34mL-31m=3mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠为0.003L×4mol/L=0.012mol，根据NH4++OH-═NH3?H2O 可知，计算溶液中n（NH4+）=0.012ml，根据（3）中计算可知n[Al（OH）3]=0.008mol，根据铝元素守恒，故混合金属中n（Al）=0.008mol，根据电子转移守恒有，3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH4+），
即3n（Fe）+3×0.008mol=8×0.012mol，解得n（Fe）=0.024mol，
故原混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为0.008mol：0.024mol=1：3，
故答案为：1：3；
（5）由反应过程可知，到加入氢氧化钠为31mL时，溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵，根据钠元素守恒，
可知n（NaNO3）=n（NaOH）=0.031L×4mol/L=0.124mol，
根据（4）的计算可知n（NH4NO3）=n（NH4+）=0.012mol，
根据氮元素守恒计算原硝酸溶液中n（HNO3）=n（NaNO3）+2n（NH4NO3）=0.124mol+0.012mol×2=0.148mol，
故答案为：0.148．
分析：铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO3充分反应，被氧化为Al3+、Fe3+，通过题意，反应始终没有气体生成，可以得出不会有氮的氧化物生成，又有硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低，可以推测N元素由+5变成了-3价，由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可得与NH4+发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：
①H++OH-=H2O，
②Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，Al3++3OH-=Al（OH）3↓，
③NH4++OH-═NH3?H2O，
④Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O
（1）根据发生的反应确定，溶液中含有的离子；
（2）B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，由EF段消耗的氢氧化钠，根据Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O，得出Al（OH）3的物质的量；
（3）DE段为铵根离子与氢氧根离子反应生成一水合氨；
（4）根据DE段消耗的氢氧化钠计算溶液中n（NH4+），根据（3）中计算可知Al（OH）3的物质的量，再根据电子转移守恒，计算Fe的物质的量；
（5）由反应过程可知，到加入氢氧化钠为31mL时，溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵，根据钠元素守恒计算硝酸钠，根据（4）的计算可知n（NH4+），进而可得n（NH4NO3），根据氮元素守恒计算原硝酸溶液中n（HNO3）=n（NaNO3）+2n（NH4NO3）．
点评：本题考查金属与硝酸的反应、离子方程式的书写、氧化还原反应、化学计算等知识点，难度较大，清楚图中各阶段反应过程，据此判断出硝酸的还原产物以及电子转移守恒的运用是解题关键．
①H++OH-=H2O，②Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，Al3++3OH-=Al（OH）3↓，③NH4++OH-═NH3?H2O，
④Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O，
（1）由上述分析可知，溶液中的阳离子有Al3+、Fe3+、NH4+、H+，
故答案为：NH4+、H+；
（2）由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34m=2mL，故该计算参加反应的氢氧化钠为0.002L×4mol/L=0.008mol，根据Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O可知，Al（OH）3的物质的量为0.008mol，
故答案为：0.008mol；
（3）由上述分析可知，DE段为铵根离子与氢氧根离子反应生成一水合氨，反应离子方程式为：NH4++OH-═NH3?H2O，
故答案为：NH4++OH-═NH3?H2O；
（4）由图可知，DE段消耗的氢氧化钠的体积为34mL-31m=3mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠为0.003L×4mol/L=0.012mol，根据NH4++OH-═NH3?H2O 可知，计算溶液中n（NH4+）=0.012ml，根据（3）中计算可知n[Al（OH）3]=0.008mol，根据铝元素守恒，故混合金属中n（Al）=0.008mol，根据电子转移守恒有，3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH4+），
即3n（Fe）+3×0.008mol=8×0.012mol，解得n（Fe）=0.024mol，
故原混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为0.008mol：0.024mol=1：3，
故答案为：1：3；
（5）由反应过程可知，到加入氢氧化钠为31mL时，溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵，根据钠元素守恒，
可知n（NaNO3）=n（NaOH）=0.031L×4mol/L=0.124mol，
根据（4）的计算可知n（NH4NO3）=n（NH4+）=0.012mol，
根据氮元素守恒计算原硝酸溶液中n（HNO3）=n（NaNO3）+2n（NH4NO3）=0.124mol+0.012mol×2=0.148mol，
故答案为：0.148．
分析：铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO3充分反应，被氧化为Al3+、Fe3+，通过题意，反应始终没有气体生成，可以得出不会有氮的氧化物生成，又有硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低，可以推测N元素由+5变成了-3价，由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可得与NH4+发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：
①H++OH-=H2O，
②Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，Al3++3OH-=Al（OH）3↓，
③NH4++OH-═NH3?H2O，
④Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O
（1）根据发生的反应确定，溶液中含有的离子；
（2）B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，由EF段消耗的氢氧化钠，根据Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O，得出Al（OH）3的物质的量；
（3）DE段为铵根离子与氢氧根离子反应生成一水合氨；
（4）根据DE段消耗的氢氧化钠计算溶液中n（NH4+），根据（3）中计算可知Al（OH）3的物质的量，再根据电子转移守恒，计算Fe的物质的量；
（5）由反应过程可知，到加入氢氧化钠为31mL时，溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵，根据钠元素守恒计算硝酸钠，根据（4）的计算可知n（NH4+），进而可得n（NH4NO3），根据氮元素守恒计算原硝酸溶液中n（HNO3）=n（NaNO3）+2n（NH4NO3）．
点评：本题考查金属与硝酸的反应、离子方程式的书写、氧化还原反应、化学计算等知识点，难度较大，清楚图中各阶段反应过程，据此判断出硝酸的还原产物以及电子转移守恒的运用是解题关键．
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