Question

17．将6.85g Fe和Al的混合物溶于200mL浓度为C mol/L的HNO₃溶液中，得到标准状况下的NO、N₂O混合气体共3.36L，测得反应后溶液的pH为0，再向所得溶液中加入过量NaOH溶液充分反应后生成沉淀质量为5.35g，若不考虑反应前后溶液体枳变化，则下列有关判断正确的是（　　）

• A． Fe与A1的物质的量之比为1：1
• B． 混合气体中 NO为0.03mol，N₂O0.12mol
• C． 原HNO₃溶液的浓度C=4.6mol/L
• D． 反应中被还原的HNO₃为0.18 mol

Answer 1

分析 将Fe和Al的混合物溶于HNO₃溶液中，得到NO、N₂O混合气体，测得反应后溶液的pH为0，说明硝酸有剩余，故生成Al（NO₃）₃、Fe（NO₃）₃，再向所得溶液中加入过量NaOH溶液，铝离子完全转化为偏铝酸钠，得到沉淀5.35g为Fe（OH）₃，其物质的量=$\frac{5.35g}{107g/mol}$=0.05mol，
A．根据原子守恒计算n（Fe），再根据m=nM计算m（Fe），进而计算m（Al），根据n=$\frac{m}{M}$计算n（Al），据此解答；
B．令混合气体中NO、N₂O的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒及二者体积列方程解答；
C．根据N元素守恒n_原（HNO₃）=3n[Al（NO₃）₃]+3n[Fe（NO₃）₃]+n（NO）+2n（N₂O）+n_剩余（HNO₃），进而计算浓度；
D．被还原的HNO₃生成NO、N₂O，根据氮元素守恒可知n_被还原（HNO₃）=n（NO）+2n（N₂O）．

解答 解：将Fe和Al的混合物溶于HNO₃溶液中，得到NO、N₂O混合气体，测得反应后溶液的pH为0，说明硝酸有剩余，故生成Al（NO₃）₃、Fe（NO₃）₃，再向所得溶液中加入过量NaOH溶液，铝离子完全转化为偏铝酸钠，得到沉淀5.35g为Fe（OH）₃其物质的量=$\frac{5.35g}{107g/mol}$=0.05mol，
A．根据原子守恒n（Fe）=0.05mol，m（Fe）=0.05mol×56g/mol=2.8g，故m（Al）=6.85g-2.8g=4.05g，n（Al）=$\frac{4.05g}{27g/mol}$=0.15mol，故Fe与Al 的物质的量之比=0.05mol：0.15mol=1：3，故A错误；
B．令混合气体中NO、N₂O的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒及二者体积，可得：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=\frac{3.36}{22.4}}\\{3x+8y=（0.05+0.15）×3}\end{array}\right.$，解得x=0.12、y=0.03，NO、N₂O的物质的量分别为0.12mol，0.03mol，故B错误；
C．反应后溶液的pH为0，则n_剩余（HNO₃）=1mol/L×0.2L=0.2mol，根据N元素守恒n_原（HNO₃）=3n[Al（NO₃）₃]+3n[Fe（NO₃）₃]+n（NO）+2n（N₂O）+n_剩余（HNO₃）=3×0.15mol+3×0.05mol+0.12mol+2×0.03mol+0.2mol=0.98mol，原HNO₃溶液的浓度=$\frac{0.98mol}{0.2L}$=4.9mol/L，故C错误；
D．被还原的HNO₃生成NO、N₂O，根据氮元素守恒可知n_被还原（HNO₃）=n（NO）+2n（N₂O）=0.12mol+2×0.03mol=0.18mol，故D正确，
故选D．

点评 本题考查混合物计算，判断反应过程是解题的关键，注意守恒思想的应用，侧重解题方法与思维能力考查，难度中等．