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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

(1)NH4++OH-=NH3?H2O     偏铝酸根或四羟基合铝酸根(1分)
(2)1.344      (3)7      (4)1.48

解析试题分析:(1)D与E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)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Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++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=1.48mol·L-1。
考点:考查金属与硝酸的反应的有关计算。

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