Question

某同学取一定量的Al、Fe混合物，与2.0L极稀的HNO₃充分反应，假设HNO₃的还原产物全部为铵盐。在反应后的溶液中，逐滴加入4mol/L的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生的沉淀的物质的量的关系如图所示。分析图像回答问题：

（1）DE段发生反应的离子方程式为：                    。

（2）请写出任意一个Al、Fe与极稀HNO₃反应的化学方程式：            。

（3）B点对应的沉淀的物质的量为          mol，C点对应的氢氧化钠溶液的体积为        mL。

（4）原硝酸溶液的物质的量浓度为          mol/L。

Answer

（1） NH4++OH﹣=NH3•H2O；（2）8 Al+30 HNO3=8 Al(NO3)3+3 NH4NO3+9 H2O或8 Fe+30 HNO3=8 Fe(NO3)3+ 3NH4NO3+9 H2O（3）0.032；7；（4）0.074

【解析】

试题分析：铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO3充分反应，被氧化为Al3+、Fe3+，假设HNO3的还原产物全部为铵盐．由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可得与NH4+发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：①H++OH-=H2O，②Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，Al3++3OH-=Al(OH)3↓，③NH4++OH-═NH3•H2O，④Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O。

（1）DE段发生离子方程式为NH4++OH-=NH3•H2O，故答案为：NH4++OH-=NH3•H2O；

（2）任意一个Al、Fe与极稀HNO3反应的化学方程式为：8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O或8Fe+30HNO3=8 Fe (NO3)3+3NH4NO3+9H2O，故答案为：8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O或8Fe+30HNO3=8 Fe (NO3)3+3NH4NO3+9H2O；

（3）由图可知，DE段消耗的氢氧化钠的体积为34mL-31m=3mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠为0.003L×4mol/L=0.012mol，根据NH4++OH-═NH3•H2O 可知，计算溶液中n(NH4+)=0.012ml，根据（3）中计算可知n[Al(OH)3]=0.008mol，根据铝元素守恒，故混合金属中n(Al)=0.008mol，根据电子转移守恒有，3n(Fe)+3n(Al)=8n(NH4+)，即3n(Fe)+3×0.008mol=8×0.012mol，解得n(Fe)=0.024mol，可知n[Fe(OH)3]=n(Fe)=0.024mol，B点对应的沉淀Al(OH)3、Fe(OH)3，二者的物质的量之和= 0.008 mol + 0.024 mol = 0.032mol；

由反应过程可知，到加入氢氧化钠为31mL时，溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵，n(NH4NO3)=n(NH4+)=0.012mol，根据钠元素守恒，可知n(NaNO3)=n(NaOH)=0.031L×4mol/L=0.124mol，根据氮元素守恒可知，原硝酸溶液中n(HNO3)=n(NaNO3)+2n(NH4NO3)=0.124mol+0.012mol×2=0.148mol，而c点溶液为NaNO3、NH4NO3、Fe(NO3)3、Al(NO3)3，根据氮元素守恒n′(NaNO3)+2n(NH4NO3)+3n[Fe(NO3)3]+3n[Al(NO3)3]=n(HNO3)，故c点溶液中n′(NaNO3)=0.148mol-0.012mol×2-0.024mol×3-0.008mol×3=0.028mol，故c点加入NaOH的物质的量=0.028mol，c点NaOH溶液的体积==0.007L=7 mL，故答案为：0.032；7；

（4）根据（4）中计算可知，原硝酸溶液中n(HNO3)=0.148mol，则原硝酸溶液的物质的量浓度为=0.074mol/L，故答案为：0.074。

【考点定位】考查镁、铝的重要化合物；化学方程式的有关计算

【名师点晴】本题以图象形式，考查金属与硝酸的反应、混合物计算等，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，题目过程复杂，计算量大，侧重对学生分析解决问题能力、计算能力的考查，为易错题目，难度较大，铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO3充分反应，被氧化为Al3+、Fe3+，假设HNO3的还原产物全部为铵盐．由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可得与NH4+发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：①H++OH-=H2O，②Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，Al3++3OH-=Al(OH)3↓，③NH4++OH-═NH3•H2O，④Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O，B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，计算EF段消耗的氢氧化钠，根据Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O，得出Al(OH)3的物质的量。