Question

硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低。现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定体积某浓度的稀硝酸充分反应，反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入5 mol·L^－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量关系如图所示。则下列叙述中错误的是

A．DE段的方程式为NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O            

B．原硝酸溶液中含硝酸的物质的量为0.47mol

C．混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为5:3     

D．C点的体积为40mL

Answer

B

【解析】

试题分析：向铝粉和铁粉的混合物与硝酸反应后的溶液中加入NaOH溶液，开始无沉淀，说明硝酸过量，反应后的溶液是Fe(NO3)3、Fe(NO3)3、NH4NO3。在开始OC段发生反应：H++OH-=H2O；当该反应完全后的CD段后发生反应：Fe3++ 3OH-=Fe(OH)3↓；Al3++ 3OH-=Al(OH)3↓；Fe3+、Al3+沉淀完全后的DE段发生反应：NH4++OH-═NH3•H2O；选项A正确；在EF段发生反应：Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O；根据方程式可知n(Al(OH)3)=(0.104L-0.094L)×5 mol/L=0.05 mol，根据Al元素守恒可得：n(Al)= 0.05 mol。当Al(OH)3溶解完全后，再加入NaOH，沉淀的质量也不发生变化。当沉淀恰好达到最大值时，溶液是Fe(NO3)3、Fe(NO3)3、NH4NO3。根据图像可知n(NH4+)=(0.094—0.088)L×5 mol/L=0.03 mol，在氧化还原反应中电子转移数目相等，n(e-)=0.03 mol×8=0.24mol；3×[n(Fe)+n(Al)]= 0.24mol, n(Al)= 0.05 mol,所以n(Fe)=0.03mol,则混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为5:3，选项C正确；根据N元素守恒原溶液中硝酸的物质的量是n(HNO3)= 3×[n(Fe)+n(Al)]+2n(NH4NO3)= 0.24mol+0.03 mol×2=0.30mol，故选项B错误；在OC段消耗的NaOH溶液的体积是： 0.088L—3×[n(Fe)+n(Al)]÷ 5 mol/L =0.088L—0.24mol÷ 5 mol/L =0.088L—0.048L=0.04L=40ml，选项D正确。

考点：考查金属混合物与硝酸反应后溶液的成分及守恒方法在化学方程式计算中的应用的知识。