Question

（16分）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^－1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) 8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O或8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O

(3) 0.032； 7 ；(4) 0.074。

【解析】

试题分析：根据题意可知，在O～C段发生反应：H++OH-=H2O，由于酸过量，所以在溶液中Fe元素是以Fe3+存在，在C～D发生反应：Al3++3OH-=Al(OH)3↓;Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓;(1)在D～E段发生反应：NH4++OH﹣=NH3•H2O；在E～F点发生反应：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。(2)根据题意 Al、Fe与极稀HNO3反应的化学方程式：8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O或8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O；（3）溶解Al(OH)3消耗的NaOH的体积是2ml,则形成Al(OH)3沉淀消耗的NaOH的体积是6ml, n(NH4+) =0.003ml×4mol/L=0.012mol,根据电子守恒可知n(e-)=0.012mol×8=0.096mol,由于Al、Fe都是+3价的金属，所以n(Al(OH)3)+ n(Fe(OH)3)= 0.096mol÷3=0.032mol，即B点对应的沉淀的物质的量为0.032mol。溶解Al(OH)3消耗NaOH是物质的量是4mol/L×0.002L=0.008mol，使金属离子形成沉淀消耗的OH-的物质的量与电子转移的物质的量相等，n(OH-)=0.096mol，则使金属离子形成沉淀消耗的NaOH的体积是：V(NaOH)= 0.096mol÷4mol/L=0.024L=24ml.所以C点对应的氢氧化钠溶液的体积为31ml－24ml=7ml；（4）当沉淀达到最大值时在溶液中N元素的存在是NaNO3和NH4NO3。n(HNO3)= 0.031L×4mol/L+ 2×0.012mol= 0.148mol，所以c(HNO3)=n÷V=0.148mol÷2L=0.074mol/L。

考点：考查图像法在表示物质的反应过程中的物质变化及相应计算的知识。