Question

10．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（如生成NO、N₂O、N₂、NH₄⁺等）．现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀的硝酸充分反应，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^-1NaOH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

（1）在DE段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O．
（2）B与A的差值为：0.008mol．
（3）B点对应的沉淀的物质的量为：0.032mol，C点对应的溶液体积为7mL．

Answer 1

分析 （1）DE段反应离子方程式为：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（2）B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，计算EF段消耗的氢氧化钠，根据Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物质的量；
（3）B点对应的沉淀为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，DE段发生反应NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，根据消耗氢氧化钠溶液计算n（NH₄⁺），根据电子转移守恒计算n[Fe（OH）₃]+n[Al（OH）₃]；
根据氢氧化铝、氢氧化铁总物质的量计算CD段消耗氢氧化钠的体积，进而计算C点体积．

解答 解：（1）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，
故答案为：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
（2）B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34mL=2mL，故该阶段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，
故答案为：0.008 mol；
（3）DE段发生反应NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，消耗氢氧化钠溶液34mL-31mL=3mL，n（NH₄⁺）=3×10^-3L×4mol/L=0.012 mol，N元素由+5价变为-3价，金属都由0价变为+3价，根据电子守恒得出金属的物质的量为0.012mol×8÷3=0.032 mol，即n[Fe（OH）₃]+n[Al（OH）₃]=0.032mol；
所以CD段消耗NaOH的体积为：0.032mol×3÷4mol/L=0.024L=24mL，故C点体积=31mL-24mL=7mL，
故答案为：0.032mol；7mL．

点评 本题考查混合物的计算，题目难度较大，本题注意根据图象判断各阶段反应的情况，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，注意从质量守恒的角度结合反应的关系式计算，试题培养了学生的化学计算能力．