题目内容

探究实验发现,硝酸发生氧化还原反应时,浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低.
(1)一定条件下,将少量的镁粉与足量极稀的硝酸充分反应,完成并配平下列化学方程式:
□Mg+□HNO3═□□+□NH4NO3+□H2O
(2)为了测定某镁铝合金中两种金属的物质的量之比,某同学取一定量镁铝合金与足量极稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出.在反应结束后溶液中,逐滴加入1mol?L-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示.
试回答下列问题:
①图中OC段发生反应的离子方程式为
 
.图中DE段发生反应的离子方程式为
 
.
②由上述图形分析可知,溶液中结合OH-能力最强的阳离子是
 
(填离子符号,下同),最弱的阳离子是
 
.
③通过上图数据计算知:合金中两种金属的物质的量之比n(Mg):n(Al)=
 
.
考点:化学方程式的有关计算,有关混合物反应的计算
专题:计算题
分析:(1)反应还生成Mg(NO)3,根据化合价升降相等与原子守恒配平;
(2)①②OC段没有沉淀生成,说明硝酸过量,发生酸碱中和反应:H++OH-=H2O,CD段生成沉淀,发生反应:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++3OH-=Al(OH)3↓,DE段沉淀的量没有发生变化,是NH4NO3和NaOH反应,发生反应NH4++OH-═NH3?H2O,EF段沉淀部分溶解,发生反应:Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O,
③根据EF段消耗氢氧化钠计算n[Al(OH)3],根据Al元素守恒n(Al)=n(Al3+)=n[Al(OH)3].D点溶液中溶质为NH4NO3,由DE段消耗NaOH计算n(NH4+),根据电子转移守恒计算n(Mg2+),据此计算解答.
解答: 解:(1)少量的镁粉与足量极稀的硝酸充分反应生成硝酸镁,Mg→Mg(NO3)2 ,Mg的化合价0→+2,化合价升高2,HNO3→NH4NO3,N的化合价+5→-3,化合价降低8,根据化合价升降相等,可知Mg、Mg(NO3)2 的化学计量数为4,NH4NO3的化学计量数为1,再根据原子守恒可知HNO3的化学计量数为10,H2O的化学计量数为3,因此化学方程式为4Mg+10HNO3═4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O,
故答案为:4;10;4 Mg(NO3)2;1;3;
(2)OC段没有沉淀生成,说明硝酸过量,发生酸碱中和反应:H++OH-=H2O,CD段生成沉淀,发生反应:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++3OH-=Al(OH)3↓,DE段沉淀的量没有发生变化,是NH4NO3和NaOH反应,发生反应NH4++OH-═NH3?H2O,EF段沉淀部分溶解,发生反应:Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O,
①由上述分析可知,OC段发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O,图中DE段发生反应的离子方程式为:Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O,
故答案为:H++OH-=H2O;Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O;
②由上述发信息可知,溶液中结合OH-能力最强的阳离子是H+,最弱的阳离子是NH4+,
故答案为:H+;NH4+;
③EF段为Al(OH)3溶解在氢氧化钠溶液中,根据Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,可知n[Al(OH)3]=n(NaOH)=1mol/L×2×10-3L=0.002mol,根据Al原子守恒,可知合金中Al、溶液中Al3+均为0.002mol.
DE段沉淀的质量没有发生变化,为NH4NO3和NaOH反应,n(NH4+)=n(NaOH)=(20-18)×10-3L×1mol/L=0.002mol,
设Mg2+有xmol,而Al3+有0.002mol,NH4+有0.002mol,根据电子守恒可得:2x+0.002×3=0.002×8,解得x=0.005,所以Mg的物质的量为0.005mol,
故n(Mg):n(Al)=0.005mol:0.002mol=5:2,
故答案为:5:2.
点评:本题考查混合物的计算,关键是明确各阶段发生的反应,注意从电子守恒、质量守恒的角度解答,题目难度较大.
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