Question

硝酸发生氧化还原反应时，硝酸浓度越稀，对应还原产物中氮元素化合价越低，现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定体积某浓度的稀HNO₃充分反应，反应过程中无任何气体放出．在反应结束后的溶液中，逐渐加入5mol/LNaOH溶液，所加NaOH溶液的体积（ml）与产生沉淀的物质的量（mol）关系如图所示．则下列叙述错误的是（　　）

• A、DE段方程式为NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O
• B、原硝酸溶液中含硝酸的物质的量为0.47 mol
• C、C点对应的溶液体积为40 mL
• D、混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为5：3

Answer 1

考点：氧化还原反应的计算

专题：计算题

分析：①先加入NaOH溶液时没有沉淀生成，说明NaOH先和溶液中酸反应，则硝酸有剩余，根据 HNO₃+NaOH=NaNO₃+H₂O计算剩余硝酸的物质的量；
②硝酸有剩余，所以溶液中存在铁离子，继续滴加NaOH溶液有沉淀生成，发生反应Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，所以随着NaOH的加入，沉淀的物质的量逐渐增加；
③当88mL时沉淀物质的量最大，继续滴加NaOH，沉淀的物质的量不变，说明发生反应 NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O；
④当加入94mL溶液后，继续滴加NaOH溶液，沉淀的物质的量减小，发生反应 Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，据此分析解答．

解答： 解：①先加入NaOH溶液时没有沉淀生成，说明NaOH先和溶液中酸反应，则硝酸有剩余，根据 HNO₃+NaOH=NaNO₃+H₂O得剩余n（HNO₃）；
②硝酸有剩余，所以铁被氧化为铁离子，继续滴加NaOH溶液有沉淀生成，发生反应Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，所以随着NaOH的加入，沉淀的物质的量逐渐增加；
③当88mL时沉淀物质的量最大，继续滴加NaOH，沉淀的物质的量不变，说明发生反应 NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O；
④当加入94mL溶液后，继续滴加NaOH溶液，沉淀的物质的量减小，发生反应 Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
A．通过以上分析知，DE段方程式为NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，故A正确；
B．当NaOH溶液体积为94mL时，溶液中的溶质为NaNO₃，根据Na原子守恒、硝酸根离子守恒得n（NaNO₃）=n（NaOH）=n（HNO₃）=0.094L×5mol/L=0.47mol，反应中还有生成铵根离子的硝酸，其物质的量等于n（NH₄⁺）=0.006L×5mol/L=0.03mol，所以一共消耗硝酸0.5mol，故B错误；
C．EF段发生反应Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，根据方程式知n（Al（OH）₃）=0.01L×5mol/L=0.05mol，根据Al原子守恒得n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.05mol，
根据NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O得n（NH₄⁺）=n（OH^-）=0.006L×5mol/L=0.03mol，
因为没有气体生成，所以硝酸根离子发生还原反应生成铵根离子，因为根据转移电子守恒得3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH₄⁺），3n（Fe）+0.05mol×3=0.03mol×8，n（Fe）=0.03mol，根据Al³⁺+3 OH^-=Al（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓知铝离子、铁离子消耗n（ OH^-）=3n（Fe）+3n（Al）=3（0.03mol+0.05mol）=0.24mL，则V（NaOH）=

0.24mol

5mol/L

=0.048mL，剩余为和硝酸反应的NaOH，则C点数值88mL-48mL=40mL，故C正确；
D．通过以上分析知，n（Fe）=0.03mol，n（Al）=0.05mol，所以混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为5：3，故D正确；
故选B．

点评：本题考查氧化还原反应、离子方程式的计算，明确图片中各个阶段发生的反应是解本题关键，知道各个拐点溶液中对应的溶质，再结合方程式、原子守恒进行解答，易错选项是B，注意消耗的硝酸还包含被还原的硝酸，为易错点．