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硝酸与金属反应时,浓度越稀还原产物价态越低.现用一定量的铝粉与镁粉组成的混合物与...

硝酸与金属反应时,浓度越稀还原产物价态越低.现用一定量的铝粉与镁粉组成的混合物与100ml硝酸钾溶液与硫酸组成的混合溶液充分反应,反应过程中无任何气体放出,相反应后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液,加入的溶液体积与与产生的沉淀质量的关系如图所示.回答下列问题:
(1)写出铝与混合溶液反应的离子方程式______
(2)参加反应硝酸根离子物质的量为______mol
(3)参加反应的铝与镁的质量之比为______
(4)混合液中硫酸的物质的量的浓度为______mol/L.

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(1)根据信息中硝酸与金属反应时,浓度越稀还原产物价态越低,结合反应过程中无任何气体放出,则金属与混合溶液反应生成铵根离子; (2)由图可知,从15.0mL到16.5mL区间内发生的反应是氢氧根离子与铵根离子的反应,由氮原子守恒可知,铵根离子的物质的量即为原溶液中反应的硝酸根离子的物质的量; (3)由图可知,16.5mL到18.5mL区间内发生的反应是氢氧化铝与氢氧化钠的反应,3.0mL到15.0mL区间发生的是金属离子结合生成沉淀,然后利用反应来计算; (4)由4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O及图中开始3.0mLNaOH溶液消耗的酸,计算混合液中硫酸的物质的量的浓度. 【解析】 (1)硝酸根浓度很低时被氧化的产物是铵根离子,因此无气体放出,镁、铝反应生成金属阳离子,则离子反应分别为4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O, 故答案为:8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O; (2)由图示可以看出加入氢氧化钠溶液从15.0mL到16.5mL区间内发生的反应是氢氧根离子与铵根离子的反应, 由氮原子守恒可知,铵根离子的物质的量即为原溶液中反应的硝酸根离子的物质的量, 则原溶液中NO3-物质的量是(16.5-15)×10-3L×4mol/L=0.006mol,故答案为:0.006mol;     (3)从图示提示中看出从氢氧化溶液体积16.5mL到18.5mL区间内发生的反应是氢氧化铝与氢氧化钠的反应,氢氧化铝与氢氧化钠等物质的量反应, 由Al~Al3+~Al(OH)3~NaOH,则Al的物质的量为0.008mol, 再由Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓、Al3++3OH-═Al(OH)3↓, 沉淀镁离子和铝离子共消耗氢氧化钠溶液体积(15.0-3.0)mL, 由此可知:沉淀镁离子时消耗的氢氧根离子物质的量为(15.0-3.0)×10-3L×4.00mol/L-8×10-3mol×3=24×10-3mol,镁离子物质的量为1.2×10-2mol, 参加反应的镁与铝的质量之比:8×10-3mol×27g/mol:1.2×10-2mol×24g/mol=3:4,故答案为:3:4; (4)由4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O可知, 消耗氢离子为0.008mol×+1.2×10-2mol×=0.06mol, 图中开始3.0mLNaOH溶液消耗氢离子的物质的量为3×10-3L×4mol/L=0.012mol, 原溶液中硫酸的物质的量为=0.036mol, 混合液中硫酸的物质的量的浓度为=0.36mol/L,故答案为:0.36.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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