Question

将稀硝酸逐滴加入盛有铝铁合金的容器中，当固体恰好完全溶解时，产生标准状况下NO 40.32L，将反应后的溶液平均分成三等份，分别进行如下实验：
（1）第一份溶液中逐滴加入2mol?L^-1NaOH溶液，至恰好达到最大沉淀，不考虑空气中O₂的氧化，则需加入NaOH溶液的体积为

 

．
（2）第二份溶液中边加入NaOH溶液，边在空气中充分搅拌，至恰好达到最大沉淀量，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、称量比第一份重5.1g，则该过程中消耗O₂的物质的量为

 

．
（3）第三份溶液中逐滴加入4mol?L^-1NaOH溶液，至Al（OH）₃沉淀恰好溶解，消耗NaOH溶液500mL，计算原合金中铝的质量．（写出解题过程）

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：滴加的硝酸与合金恰好完全反应，发生反应：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、Al+4HNO₃=Al（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，所得溶液为硝酸亚铁、硝酸铝溶液，将反应后的溶液平均分成三等份，每份溶液对应产生NO的体积为40.32L×

1

3

=13.44L，
（1）第一份溶液中逐滴加入2mol?L^-1NaOH溶液，至恰好达到最大沉淀，不考虑空气中O₂的氧化，此时溶液中溶质为NaNO₃，由电荷守恒可知，金属提供电子物质的量等于NaOH物质的量，由每份溶液对应生成NO的体积，根据电子转移守恒计算金属提供电子物质的量，进而计算需要NaOH溶液的体积；
（2）与第一份所得沉淀相比增重5.1g，是由于发生反应：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，根据差量法计算参加反应氧气物质的量；
（3）第三份溶液中加入NaOH溶液，至Al（OH）₃沉淀恰好溶解，此时溶液中溶质为NaAlO₂、NaNO₃，原溶液消耗NaOH为第三份溶液消耗氢氧化钠3倍，依据Na原子守恒有：n（NaOH）=n（NaAlO₂）+n（NaNO₃），由方程式可知n（HNO₃）=4n（NO），根据N原子守恒计算n（NaNO₃），再根据Al原子守恒n（Al）=n（NaAlO₂）=n（NaOH）-n（NaNO₃），再根据m=nM计算Al的质量．

解答： 解：滴加的硝酸与合金恰好完全反应，发生反应：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、Al+4HNO₃=Al（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，所得溶液为硝酸亚铁、硝酸铝溶液，将反应后的溶液平均分成三等份，每份溶液对应产生NO的体积为40.32L×

1

3

=13.44L，
（1）13.44L NO的物质的量=

13.44L

22.4L/mol

=0.6mol，根据电子转移守恒，可知金属提供电子物质的量=0.6mol×（5-2）=1.8mol，第一份溶液中逐滴加入2mol?L^-1NaOH溶液，至恰好达到最大沉淀，不考虑空气中O₂的氧化，此时溶液中溶质为NaNO₃，由电荷守恒可知，金属提供电子物质的量等于NaOH物质的量，即NaOH的物质的量为1.8mol，故需要NaOH溶液的体积=

1.8mol

2mol/L

=0.9L，
故答案为：0.9L；
（2）与第一份所得沉淀相比增重5.1g，是由于发生反应：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
令消耗氧气物质的量为xmol，则：
4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃ 质量增重
        1mol               4×17g
        xmol               5.1g
1mol：xmol=4×17g：5.1g
解得x=0.075
故答案为：0.075mol；
（3）第三份溶液中加入NaOH溶液，至Al（OH）₃沉淀恰好溶解，此时溶液中溶质为NaAlO₂、NaNO₃，原溶液消耗NaOH为第三份溶液消耗氢氧化钠3倍，故n（NaOH）=4mol/L×0.5L×3=6mol
依题意硝酸不过量，由方程式可知，n（HNO₃）=4n（NO）=4×

40.32L

22.4L/mol

=7.2mol，则，n（NaNO₃）=7.2mol-×

40.32L

22.4L/mol

=5.4mol，
依据Na原子守恒有：n（NaOH）=n（NaAlO₂）+n（NaNO₃），由Al元素守恒，n（Al）=n（NaAlO₂）=n（NaOH）-n（NaNO₃）=6mol-5.4mol=0.6mol，
故原合金中m（Al）=0.6mol×27g/mol=16.2g，
答：原合金中含铝的质量为16.2g．

点评：本题考查混合物计算、化学方程式的有关计算，清楚发生的反应是关键，注意利用守恒法进行的解答，（3）为易错点、难点，学生容易计算成每份溶液对应Al的质量．