题目内容

5．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体积某浓度的稀硝酸充分反应，反应过程中无气体放出（已知硝酸的还原产物是NH4NO3）．在反应结束后的溶液中，逐滴加入5mol•L-1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积（mL）与产生的沉淀的物质的量关系如图所示．则

（1）B与A的差值为：0.05mol．
（2）DE段生成物的物质的量为：0.03mol．
（3）铝粉和铁粉的混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为5：3．
（4）写出铝与该浓度硝酸反应的离子方程式：8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O．

分析 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，
（1）可根据Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O．得出Al（OH）3的物质的量；
（2）DE段反应离子方程式为：NH4++OH-═NH3•H2O，结合图象数据计算出生成的一水合氨的物质的量；
（3）Al（OH）3的物质的量为0.05mol，根据铝元素守恒，n（Al）=0.05mol，根据电子转移守恒求得n（Fe）=0.03mol，据此求出混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比；
（4）根据以上分析可知，n（Al）=0.05mol，n（NH4+）=0.03mol，金属与硝酸反应时，硝酸的还原产物为NH4NO3，根据氧化还原反应守恒书写．

解答 解：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，
（1）可根据Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O，得出Al（OH）3的物质的量为：（104-94）×10-3L×5mol/L=0.05 mol，
故答案为：0.05；
（2）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，则生成一水合氨的物质的量为：（94-88）×10-3L×5mol/L=0.03mol，
故答案为：0.03；
（3）Al（OH）3的物质的量为0.05mol，根据铝元素守恒，故混合金属中n（Al）=0.05mol，由图可知，DE段消耗的氢氧化钠的体积为94mL-88mL=6mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠为0.006L×5mol/L=0.03mol，根据NH4++OH-═NH3•H2O 可知，计算溶液中n（NH4+）=0.03ml，根据电子转移守恒有，3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH4+），即3n（Fe）+3×0.05mol=8×0.03mol，解得：n（Fe）=0.03mol，混合金属中n（Al）=0.05mol、n（Fe）=0.03mol，样品中铝粉和铁粉的物质的量之比为5：3，
故答案为：5：3；
（4）由题意知，金属与硝酸反应时，硝酸的还原产物为NH4NO3，根据氧化还原反应得失电子守恒和电荷守恒，反应的离子反应为：8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O，
故答案为：8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，明确图象曲线变化的含义为解答关键，注意掌握常见金属单质及其化合物具有的性质，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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15．下列措施不能增大反应速率的是（　　）
A．升高温度B．使用合适的催化剂
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16．在恒容密闭容器中加入一定量的反应物后存在下列平衡：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），平衡时CO2物质的量浓度与温度的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．该反应的△H＜0
B．在T2时，D点的反应速率：ν（正）＜（逆）
C．A、C两点相比，混合气体的平均相对分子质量：M（A）＜M（C）
D．若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2
13．下列各组离子在水溶液中不是因为水解而不能大量共存的是（　　）
A．K+、Ca2+、HCO3-、Br-B．SO32-、Al（OH）4-、K+、Al3+
C．Fe3+、Na+、NO3-、CO32-D．NH4+、Na+、SiO32-、I-
E．Ca2+、Na+、NO3-、PO43-   
20．常温下，在下列给定条件的溶液中，一定能大量共存的离子组是（　　）
A．含有0.1mol•L-1CO32-的溶液：Na+、Al3+、NO3-、S2-
B．无色溶液：K+、H+、SCN-、SO42-
C．$\frac{Kw}{c{（H}^{+}）}$=0.1mol/L的溶液：Na+、K+、HCO3-、NO3-
D．在由水电离出的c（H）=1.0×10-13mol•L-1的溶液中：Na+、Fe3+、Cl-、CH3COO-
10．某学生做完实验后，采用下列方法清洗所用仪器：
①用稀硝酸清洗做过银镜反应后的试管
②用酒精清洗做过碘升华的烧杯
③用浓盐酸清洗做过高锰酸钾分解实验的试管
④用盐酸清洗长期存放三氯化铁溶液的试剂瓶
⑤用氢氧化钠溶液清洗沾有硫磺的试管
下列对以上操作的判断．正确的是（　　）
A．除④外都对B．除⑤外都对C．④⑤不对D．全都正确
17．下列各组离子，在指定环境中一定能大量共存的是（　　）
A．在能使pH试纸变红的溶液中：Fe2+、Na+、Cl-、NO3-
B．在含有S2-离子的溶液中：NH4+、K+、Cl-、SO42-
C．在由水电离出的c（H+）=10-12mol•L-1的溶液中Na+、Ba2+、Cl-
D．在无色溶液中：NH4+、Mg2+、SO42-、SiO32-
14．倍半碳酸钠（Na2CO3•NaHCO3•2H2O），是常见的典型天然碱矿物，有时专称它为天然碱，又叫做碱石，取22.6g倍半碳酸钠分为质量相等的两份，第一份加热至质量不再变化为止，残留固体质量为xg；第二份溶于水配成100mL溶液，然后逐滴滴入稀硫酸直至没有气体放出为止，用去稀硫酸体积25.0mL．求：
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