Question

8．硝酸與金屬反應時，濃度越稀還原產(chǎn)物價態(tài)越低．現(xiàn)用一定量的鋁粉與鎂粉組成的混合物與100mL硝酸鉀溶液與硫酸組成的混合溶液充分反應，反應過程中無任何氣體放出，向反應后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液，加入的溶液體積與產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量的關系如圖所示．下列結(jié)論正確的是（　　）

• A． 鋁與混合溶液反應的離子方程式為8Al+30H⁺+3NO₃^-→8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O
• B． 參加反應硝酸根離子物質(zhì)的量為0.06mol
• C． 參加反應的鋁與鎂的質(zhì)量之比為4：3
• D． 混合液中硫酸的物質(zhì)的量的濃度為0.36mol/L

Answer 1

分析 A．根據(jù)信息中硝酸與金屬反應時，濃度越稀還原產(chǎn)物價態(tài)越低，結(jié)合反應過程中無任何氣體放出，則金屬與混合溶液反應生成銨根離子；
B．由圖可知，從15.0mL到16.5mL區(qū)間內(nèi)發(fā)生的反應是氫氧根離子與銨根離子的反應，由氮原子守恒可知，銨根離子的物質(zhì)的量即為原溶液中反應的硝酸根離子的物質(zhì)的量；
C．由圖可知，16.5mL到18.5mL區(qū)間內(nèi)發(fā)生的反應是氫氧化鋁與氫氧化鈉的反應，3.0mL到15.0mL區(qū)間發(fā)生的是金屬離子結(jié)合生成沉淀，然后利用反應來計算；
D．由4Mg+10H⁺+NO₃^-═4Mg²⁺+NH₄⁺+3H₂O、8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O及圖中開始3.0mLNaOH溶液消耗的酸，計算混合液中硫酸的物質(zhì)的量的濃度．

解答 解：A．硝酸根濃度很低時被氧化的產(chǎn)物是銨根離子，因此無氣體放出，鎂、鋁反應生成金屬陽離子，則離子反應分別為4Mg+10H⁺+NO₃^-═4Mg²⁺+NH₄⁺+3H₂O、8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O，故A正確；
B．由圖示可以看出加入氫氧化鈉溶液從15.0mL到16.5mL區(qū)間內(nèi)發(fā)生的反應是氫氧根離子與銨根離子的反應，由氮原子守恒可知，銨根離子的物質(zhì)的量即為原溶液中反應的硝酸根離子的物質(zhì)的量，則原溶液中NO₃^-物質(zhì)的量是（16.5-15）×10^-3L×4mol/L=0.006mol，故B錯誤；
C．從圖示提示中看出從氫氧化溶液體積16.5mL到18.5mL區(qū)間內(nèi)發(fā)生的反應是氫氧化鋁與氫氧化鈉的反應，氫氧化鋁與氫氧化鈉等物質(zhì)的量反應，由Al～Al³⁺～Al（OH）₃～NaOH，則Al的物質(zhì)的量為0.008mol，再由Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，沉淀鎂離子和鋁離子共消耗氫氧化鈉溶液體積（15.0-3.0）mL，由此可知：沉淀鎂離子時消耗的氫氧根離子物質(zhì)的量為（15.0-3.0）×10^-3L×4.00mol/L-8×10^-3mol×3=24×10^-3mol，鎂離子物質(zhì)的量為1.2×10^-2mol，參加反應的鎂與鋁的質(zhì)量之比：8×10^-3mol×27g/mol：1.2×10^-2mol×24g/mol=3：4，故C錯誤；
D．由4Mg+10H⁺+NO₃^-═4Mg²⁺+NH₄⁺+3H₂O、8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O可知，消耗氫離子為0.008mol×$\frac{30}{8}$+1.2×10^-2mol×$\frac{10}{4}$=0.06mol，圖中開始3.0mLNaOH溶液消耗氫離子的物質(zhì)的量為3×10^-3L×4mol/L=0.012mol，原溶液中硫酸的物質(zhì)的量為$\frac{0.06mol+0.012mol}{2}$=0.036mol，混合液中硫酸的物質(zhì)的量的濃度為$\frac{0.036mol}{0.1L}$=0.36mol/L，故D正確．
故選AD．

點評 本題難度較大，考查金屬與酸性條件下硝酸鹽溶液的反應，注意硝酸濃度越低生成的還原產(chǎn)物價態(tài)越低與反應中無氣體生成相結(jié)合來分析，并注意圖象與化學反應的對應來分析解答．