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硝酸與金屬反應時,濃度越稀還原產物價態(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,相反應后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液,加入的溶液體積與與產生的沉淀質量的關系如圖所示.回答下列問題:
(1)寫出鋁與混合溶液反應的離子方程式______
(2)參加反應硝酸根離子物質的量為______mol
(3)參加反應的鋁與鎂的質量之比為______
(4)混合液中硫酸的物質的量的濃度為______mol/L.

解:(1)硝酸根濃度很低時被氧化的產物是銨根離子,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,
故答案為:8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O;
(2)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,銨根離子的物質的量即為原溶液中反應的硝酸根離子的物質的量,
則原溶液中NO3-物質的量是(16.5-15)×10-3L×4mol/L=0.006mol,故答案為:0.006mol;
(3)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的量反應,
由Al~Al3+~Al(OH)3~NaOH,則Al的物質的量為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的量為(15.0-3.0)×10-3L×4.00mol/L-8×10-3mol×3=24×10-3mol,鎂離子物質的量為1.2×10-2mol,
參加反應的鎂與鋁的質量之比:8×10-3mol×27g/mol:1.2×10-2mol×24g/mol=3:4,故答案為:3:4;
(4)由4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O可知,
消耗氫離子為0.008mol×+1.2×10-2mol×=0.06mol,
圖中開始3.0mLNaOH溶液消耗氫離子的物質的量為3×10-3L×4mol/L=0.012mol,
原溶液中硫酸的物質的量為=0.036mol,
混合液中硫酸的物質的量的濃度為=0.36mol/L,故答案為:0.36.
分析:(1)根據(jù)信息中硝酸與金屬反應時,濃度越稀還原產物價態(tài)越低,結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;
(2)由圖可知,從15.0mL到16.5mL區(qū)間內發(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,銨根離子的物質的量即為原溶液中反應的硝酸根離子的物質的量;
(3)由圖可知,16.5mL到18.5mL區(qū)間內發(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)生的是金屬離子結合生成沉淀,然后利用反應來計算;
(4)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的量的濃度.
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物價態(tài)越低與反應中無氣體生成相結合來分析,并注意圖象與化學反應的對應來分析解答.
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