Question

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）写出反应过程中的离子反应方程式：OC段

 

，DE段

 

，EF段

 

．
（2）硝酸溶液的物质的量浓度为

 

mol?L^-1
（3）B的值为

 

mol，C的值为

 

mL．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）O→C 之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，O→C之间发生的反应酸碱中和反应；D与E一段沉淀的量没有发生变化，为NH₄NO₃和NaOH反应；
（2）根据氮元素守恒n（HNO₃）=n（H⁺）+2n（NH₄NO₃）+2n（Mg（NO₃）₂）+3n（Al（NO₃）₃）结合金属镁和金属铝的量的情况来计算；
（3）B为沉淀的最大值，根据图象确定C点消耗氢氧化钠的量．

解答： 解：（1）OC之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，OC之间发生的反应酸碱中和反应，离子方程式为H⁺+OH^-═H₂O；DE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，故答案为：H⁺+OH^-═H₂O；NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O；Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34m=2mL，故该计算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，即为B、A的差值，生成硝酸铝为0.008mol，设铁为xmol，Al为0.008mol，生成硝酸铵为（34-31）×0.001L×4mol/L=0.012mol，由电子守恒可知，2x+0.008×3=0.012×8，解得x=0.036mol，会生成硝酸铁0.036mol，滴加NaOH体积为31ml时，发生反应为①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，则C点氢氧化钠溶液的体积为31mL-

0.036×2

4

×1000mL-

0.008×3

4

×1000mL=7mL，所以剩余硝酸的物质的量是0.007L×4mol?L^-1=0.028mol，根据N元素守恒，可知：n（HNO₃）=n（H⁺）+2n（NH₄NO₃）+3n（Fe（NO₃）₃）+3n（Al（NO₃）₃）=0.028mol+0.012×2mol+3×0.008mol+3×0.036mol=0.148mol，所以硝酸的浓度为

0.184mol

0.1L

=1.84mol/L，
故答案为：1.84；
（3）B点沉淀量最大，即为氢氧化铝和氢氧化铁的混合物，根据元素守恒，沉淀的物质的量为：0.008mol+0.036mol=0.044mol，C点氢氧化钠溶液的体积为7Ml，故答案为：0.044；7．

点评：本题考查金属与硝酸的反应、离子方程式的书写、氧化还原反应、化学计算等知识点，属于中等难度试题．解答此题关键是判断出硝酸的还原产物以及电子转移守恒的运用．