Question

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DE段的离子反应方程式：                                               ，EF段生成含氧元素离子的名称是                    。

（2）合金中，铝的质量为                g，铁的质量为                g 。

（3）C的值为                mL。

（4）硝酸溶液的物质的量浓度为                mol·L^－1。

 

Answer 1

【答案】

（10分，除标记外，其余每空2分）（1） NH₄^＋+OH^－＝NH₃•H₂O （1分）

偏铝酸根或四羟基合铝酸根（1分）    （2） 0.216      1.344      （3）7   （4）1.48

【解析】

试题分析：（1）OC之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，OC之间发生的反应酸碱中和反应，离子方程式为H⁺+OH^-＝H₂O；CD段属于金属阳离子与氢氧化钠的反应，分别生成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀；DE一段沉淀的量没有发生变化，为NH₄NO₃和NaOH反应，反应的离子方程式为NH₄^＋+OH^－＝NH₃•H₂O。EF段为氢氧化铝溶于氢氧化钠的反应，即Al(OH)₃ +OH^-＝AlO₂^－+2H₂O或Al(OH)₃ +OH^-＝[Al(OH)₄]^－，因此EF段生成含氧元素离子的名称是偏铝酸根或四羟基合铝酸根。

（2）由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL－34m＝2mL，则该阶段中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。则根据原子守恒可知，金属铝的质量＝0.008mol×27g/mol＝0.216g。DE段消耗氢氧化钠溶液的体积＝34ml－31ml＝3mol，则阶段中参加反应的氢氧化钠为0.003L×4mol/L＝0.012mol。所以根据反应NH₄^＋+OH^－＝NH₃•H₂O可知，NH₄^＋的物质的量是0.012mol。依据氮原子守恒可知，生成氨气的物质的量是0.012mol。氨气是还原产物，所以根据电子得失守恒可知，铁的物质的量＝（0.012mol×8－0.008mol×3）÷3＝0.024mol，因此铁的质量＝0.024mol×56g/mol＝1.344g。

（3）根据反应式Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓、Al^3＋＋3OH^－=Al(OH)₃↓可知，C、D阶段消耗氢氧化钠的物质的量是0.024mol×3＋0.008mol×3＝0.096mol，其体积是0.096mol÷4mol/L＝0.024L＝24ml，所以C点对应的体积是31ml－24ml＝7ml。

（4）E点对应的溶质是硝酸钠，根据钠离子守恒可知，硝酸钠的物质的量＝0.034L×4mol/L＝0.136mol，所以根据氮原子守恒可知，原硝酸的物质的量＝0.136mol＋0.012mol＝0.148mol，所以硝酸的浓度是0.148mol÷0.1L＝1.48L。

考点：考查金属与硝酸的反应的有关计算