Question

5．现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定体积稀硝酸充分反应，反应过程中无气体放出（硝酸的还原产物是NH₄NO₃）．在反应结束后的溶液中，逐滴加入2mol?L^-1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积（mL）与产生沉淀的物质的量的关系如图所示．
（1）写出OA段反应的离子方程式：H⁺+OH^-=H₂O．
（2）B点时溶液中含有溶质的化学式为NaNO₃、NH₄NO₃．
（3）a的数值为0.03．
（4）原硝酸溶液中HNO₃的物质的量为0.2mol．

Answer 1

分析 （1）铝粉和铁粉的混合物与一体积稀HNO₃充分反应，反应后溶液中加入氢氧化钠溶液，由图可得硝酸过量，金属被氧化为Al³⁺、Fe³⁺，硝酸的还原产物是NH₄NO₃，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可知与NH₄⁺发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：OA段为H⁺+OH^-=H₂O，AB段为Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，BC段为NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，CD段为Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）根据（1）分析可知，B点溶液中溶质为：NaNO₃、NH₄NO₃；
（3）a为Fe（OH）₃、Al（OH）₃的物质的量之和，该阶段消耗NaOH与沉淀物质的量之比为3：1；
（4）C点溶液溶质为NaNO₃，根据钠离子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH），再根据氮原子守恒n_原（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NH₄⁺），根据BC段消耗的氢氧化钠计算溶液中n（NH₄⁺）．

解答 解：（1）铝粉和铁粉的混合物与一体积稀HNO₃充分反应，反应后溶液中加入氢氧化钠溶液，由图可得硝酸过量，金属被氧化为Al³⁺、Fe³⁺，硝酸的还原产物是NH₄NO₃，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可知与NH₄⁺发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：OA段为H⁺+OH^-=H₂O，AB段为Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，BC段为NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，CD段为Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）根据（1）分析可知，B点溶液中溶质为：NaNO₃、NH₄NO₃，
故答案为：NaNO₃、NH₄NO₃；
（3）生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀消耗氢氧化钠为（0.088-0.043）L×2mol/L=0.09mol，故Fe（OH）₃、Al（OH）₃的物质的量之和为$\frac{0.09mol}{3}$=0.03mol，
故答案为：0.03；
（4）由图可知，BC段消耗的氢氧化钠的体积为94mL-88mL=6mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠为0.006L×2mol/L=0.012mol，根据NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O 可知溶液中n（NH₄⁺）=0.012mol，
C点溶液溶质为NaNO₃，根据钠离子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.094L×2mol/L=0.188mol，
根据氮原子守恒n_原（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NH₄⁺）=0.188mol+0.012mol=0.2mol，
故答案为：0.2．

点评 本题以图象形式考查混合物有关计算等，清楚图中各阶段反应过程是解题的关键，解答中注意守恒思想的运用，为易错题目，难度较大．