Question

15．硝酸的還原產(chǎn)物比較復(fù)雜，硝酸越稀，還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低．某同學(xué)取適量的鐵鋁合金與足量很稀的硝酸充分反應(yīng)，沒(méi)有氣體放出．在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入5mol/L的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積（mL）與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量（mol）的關(guān)系如圖所示．下列說(shuō)法不正確的是（　�。�

• A． 反應(yīng)中硝酸的還原產(chǎn)物為NH₄⁺
• B． DE段反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O
• C． 合金中鐵和鋁的物質(zhì)的量之比為1：3
• D． 圖象中C點(diǎn)所加NaOH溶液的體積為7mL

Answer 1

分析 鐵鋁合金與足量很稀HNO₃充分反應(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，通過(guò)題意，反應(yīng)始終沒(méi)有氣體生成，可以得出不會(huì)有氮的氧化物生成，由于硝酸的濃度越稀，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低，可以推測(cè)N元素由+5變成了-3價(jià)；由圖可得硝酸過(guò)量，加入氫氧化鈉溶液應(yīng)先與硝酸反應(yīng)，再生成沉淀，當(dāng)沉淀完全后，由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應(yīng)，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應(yīng)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，
A．根據(jù)分析可知，硝酸的還原產(chǎn)物為銨根離子；
B．DE段沉淀的量不變，則發(fā)生銨根離子與氫氧根離子的反應(yīng)；
C．根據(jù)DE段消耗的氫氧化鈉計(jì)算溶液中n（NH₄⁺），根據(jù)EF段計(jì)算可知Al（OH）₃的物質(zhì)的量，再根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，計(jì)算Fe的物質(zhì)的量；
D．計(jì)算出鐵離子、鋁離子和銨根離子的物質(zhì)的量，結(jié)合消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量，可確定C值．

解答 解：鐵鋁合金與足量很稀HNO₃充分反應(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，通過(guò)題意，反應(yīng)始終沒(méi)有氣體生成，可以得出不會(huì)有氮的氧化物生成，由于硝酸的濃度越稀，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低，可以推測(cè)N元素由+5變成了-3價(jià)，由圖可得硝酸過(guò)量，加入氫氧化鈉溶液應(yīng)先與硝酸反應(yīng)，再生成沉淀，當(dāng)沉淀完全后，由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應(yīng)，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應(yīng)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，
A．根據(jù)分析可知，硝酸在反應(yīng)中被還原成NH₄⁺，故A正確；
B．DE段沉淀的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明銨根離子與氫氧根離子反應(yīng)生成一水合氨，反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，故B正確；
C．由圖可知，DE段消耗的氫氧化鈉的體積為34mL-31mL=3mL，故該階段參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0.003L×5mol/L=0.015mol，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O 可知，計(jì)算溶液中n（NH₄⁺）=0.015ml，根據(jù)EF段發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，可知n[Al（OH）₃]=0.010mol，根據(jù)鋁元素守恒，故混合金屬中n（Al）=0.010mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH₄⁺），即3n（Fe）+3×0.010mol=8×0.015mol，解得：n（Fe）=0.03mol，故原混合物中鐵粉與鋁粉的物質(zhì)的量之比為：0.03mol：0.01mol=3：1，故C錯(cuò)誤；
D．沉淀的總量可根據(jù)NH₄⁺的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O 得出n（NH₄⁺）=（34-31）×10^-3L×5mol/L=0.015 mol，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，N元素由+5價(jià)變?yōu)?3價(jià)，而金屬都由0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，可以運(yùn)用電子守恒得出金屬的物質(zhì)的量為：$\frac{0.015mol×8}{3}$=0.04mol，滴加NaOH體積為31mL時(shí)，
發(fā)生反應(yīng)為①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，可計(jì)算得出C點(diǎn)氫氧化鈉溶液的體積為：31ml-$\frac{0.04mol×3}{5mol/L}$×10³mL/L=7mL，故D正確；
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度較大，涉及金屬與硝酸的反應(yīng)、離子方程式的書(shū)寫(xiě)、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、混合物反應(yīng)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，解答此題關(guān)鍵是判斷出硝酸的還原產(chǎn)物以及電子轉(zhuǎn)移守恒的運(yùn)用．