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14.HNO3与金属反应时,还原产物可能是NO2、NO、N2O、N2或NH3的一种或几种.现有一定量的Al粉和Fe粉的混合物与100mL,稀HNO3充分反应,反应过程中无任何气放出.在反应结束后的溶液中,逐渐加入4mol•L-1的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量关系如图.请回答:
(1)与HNO3反应后Fe元素的化合价是+3
(2)纵坐标中A点数值是0.008,B点数值是0.016,原HNO3浓度是0.72mol/L.

分析 (1)由O点到C点,氢氧化钠溶液恰好和HNO3生成NaNO3,说明硝酸过量,所以铁被硝酸氧化为硝酸铁;
(2)根据图象可知,由D点到E点,氢氧化钠溶液恰好和NH4NO3反应生成硝酸钠、一水合氨;根据图象数据和反应可知:混合溶液中含有的溶质有Fe(NO3)3、Al(NO3)3、NH4NO3、HNO3 由O点到C点,氢氧化钠溶液恰好和HNO3生成NaNO3;由C与D点,氢氧化钠溶液恰好和Fe(NO3)3、Al(NO3)3反应生成NaNO;由D点到E点,氢氧化钠溶液恰好和NH4NO3反应生成硝酸钠、水合氨,再结合反应定量关系进行计算.

解答 解:根据图象可知:混合溶液中含有的溶质有Fe(NO3)3、Al(NO3)3、NH4NO3、HNO3
(1)由O点到C点,氢氧化钠溶液恰好和HNO3生成NaNO3,铁粉和铝粉组成的混合物跟100mL稀硝酸充分反应,硝酸剩余,铁被硝酸氧化为三价铁,
故答案为:+3;
(2)由C与D点,氢氧化钠溶液恰好和Fe(NO3)3、Al(NO3)3反应生成NaNO3;
由D点到E点,氢氧化钠溶液恰好和NH4NO3反应生成硝酸钠、一水合氨通;结合上面的分析及氮原子守恒可知:O点到D点硝酸钠的物质的量=硝酸的物质的量,从D点到E点硝酸的物质的量=2n(NaNO3),而硝酸钠的物质的量=氢氧化钠的物质的量,所以总共硝酸的物质的量为:4mol/L×0.015L+2×4mol/L×(0.0165-0.015)L=0.072mol,
所以原硝酸的物质的量浓度为:$\frac{0.072mol}{0.1L}$=0.72mol/L;
根据EF可知:沉淀减少,说明氢氧化铝溶解,所以氢氧化铝的物质的量=EF线段加入氢氧化钠溶液的物质的量,
即:n[Al(OH)3]=4mol/L×(0.0185L-0.0165L)=0.008mol,
根据题意可知:生成0.008mol氢氧化铝沉淀消耗氢氧化钠的物质的量为:3×0.008mol=0.024mol,
CD段生成沉淀为氢氧化铝和氢氧化铁,所以生成氢氧化铁消耗氢氧化钠的物质的量为:4mol/L×(0.015L-0.003L)-0.024mol=0.024mol,n[Fe(OH)3]=$\frac{1}{3}$n(NaOH)=$\frac{1}{3}$×0.024mol=0.008mol,
纵坐标A点的数值即是生成氢氧化铁的物质的量,则A点数值为0.008;
B点数值为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀的总物质的量,则B点数值为:0.008+0.008=0.016;
故答案为:0.008;0.016;0.72mol/L.

点评 本题考查混合物反应的计算、离子反应的计算,题目难度中等,明确图象曲线变化的含义为解答关键,注意掌握质量守恒定律在化学计算中的应用,试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力.

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