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(12分)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。某同学取一定量铁铝合金与100mL某浓度的硝酸充分反应,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(C>0)。试回答下列问题:
(1)写出反应过程中的离子反应方程式:
OC段 ,
DE段 ,
EF段___________________________________ __________。
(2)硝酸溶液的物质的量浓度为 mol·L-1
(3)B的值为_________mol,C的值为 mL。
【解析】由题意知,金属与硝酸反应时,硝酸的还原产物为NH4NO3,由图又可看出金属与硝酸反应后,硝酸是过量的,故金属的氧化产物为Fe(NO3)3、Al(NO3)3。图中:①O→C:H++OH-===H2O;②C→88:R3++3OH-===R(OH)3↓(R代表Fe或Al);③88→94:NH+OH-===NH3·H2O;④94→104:Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O。由④知n[Al(OH)3]=0.01 L×4 mol·L-1=0.04 mol=n(Al)。由③知,n(NH4NO3)=0.006 L×4 mol·L-1=0.024 mol,根据反应中得失电子相等的原则得:3n(R3+)=0.024×8=0.192 mol,则n(R3+)=0.064 mol=n(合金),故混合物中n(Fe)=0.024mol。0→88 mL中,用于沉淀金属离子的OH-有0.064 mol×3=0.192 mol,故C点:(0.088 L×4 mol·L-1-0.192 mol)÷4 mol·L-1=0.04 L,即40 mL。据原子守恒可知硝酸的物质的量是0.094L×4mol/L=0.376mol。其浓度是3.76mol/L。
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(12分)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。某同学取一定量铁铝合金与100mL某浓度的硝酸充分反应,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(C>0)。试回答下列问题:
(1)写出反应过程中的离子反应方程式:
OC段 ,
DE段 ,
EF段___________________________________ __________。
(2)硝酸溶液的物质的量浓度为 mol·L-1
(3)B的值为_________mol,C的值为 mL。
【解析】由题意知,金属与硝酸反应时,硝酸的还原产物为NH4NO3,由图又可看出金属与硝酸反应后,硝酸是过量的,故金属的氧化产物为Fe(NO3)3、Al(NO3)3。图中:①O→C:H++OH-===H2O;②C→88:R3++3OH-===R(OH)3↓(R代表Fe或Al);③88→94:NH+OH-===NH3·H2O;④94→104:Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O。由④知n[Al(OH)3]=0.01 L×4 mol·L-1=0.04 mol=n(Al)。由③知,n(NH4NO3)=0.006 L×4 mol·L-1=0.024 mol,根据反应中得失电子相等的原则得:3n(R3+)=0.024×8=0.192 mol,则n(R3+)=0.064 mol=n(合金),故混合物中n(Fe)=0.024mol。0→88 mL中,用于沉淀金属离子的OH-有0.064 mol×3=0.192 mol,故C点:(0.088 L×4 mol·L-1-0.192 mol)÷4 mol·L-1=0.04 L,即40 mL。据原子守恒可知硝酸的物质的量是0.094L×4mol/L=0.376mol。其浓度是3.76mol/L。
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硝酸 | 硝酸浓度大于10mol/L | 硝酸浓度为6.6~10mol/L、加热 | 硝酸浓度为6.6~10mol/L |
还原产物 | NO2 | NO2 | NO2 |
硝酸 | 硝酸浓度为0.1~6.6mol/L、加热 | 硝酸浓度0.1~6.6mol/L | 硝酸浓度0.1mol/L |
还原产物 | NO | NO2、N2 | NH4NO3 |
已知氮元素有许多化合价,其化合价有一3、0、+1、+2、+3、+4、+5
(1)下表是硝酸与某种金属M在某些条件下反应所得还原产物的关系:
金属锌与某浓度的硝酸反应时,无气体产生,则此化学反应中被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是____________。
(2)以氨作为燃料的固体氧化物(含 有02-)燃料电池,具有全固态 结构、能量效率高、无污染等特点,另外氨气含氢量高,不含碳,易液化,方便运输和贮存,是很好的氢源载体。其工作原理如图所示,
①该电池工作时的总反应为_______________________
②固体氧化物作为电池工作的电解质,O2-移动方向为________(选填“由电极a向电极b”或“由电极b向电极a”)。
③该电池工作时,在接触面上发生的电极反应为________。
(3)N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。如图所示装置可用于制备N2O5,写出在电解池中生成N2O5 的电极反应式________________。
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