Question

HNO₃与金属反应时，还原产物可能是NO₂、NO、N₂O、N₂或NH₃的一种或几种。现有一定量的Al粉和Fe粉的混合物与100mL稀HNO₃充分反应，反应过程中无任何气放出。在反应结束后的溶液中，逐渐加入4 mol·L^-1的NaOH溶液，加入NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量关系如下图。请回答：

 

（1）与HNO₃反应后Fe元素的化合价是_____________

（2）纵坐标中A点数值是______________，B点数值是____________，原HNO₃浓度是______________

Answer

（1）+3 （2）0.008 0.016 0.72mol/L

【解析】

试题分析：根据图象可知：混合溶液中含有的溶质有Fe（NO3）3、Al（NO3）3、NH4NO3、HNO3

（1）由O点到C点，氢氧化钠溶液恰好和HNO3生成NaNO3，铁粉和铝粉组成的混合物跟100mL稀硝酸充分反应，硝酸剩余，铁被硝酸氧化为三价铁；（2）由C与D点，氢氧化钠溶液恰好和Fe（NO3）3、Al（NO3）3反应生成NaNO3；由D点到E点，氢氧化钠溶液恰好和NH4NO3反应生成硝酸钠、一水合氨通；氮原子守恒：O点到D点硝酸钠的物质的量=硝酸的物质的量，从D点到E点硝酸的物质的量=2n（NaNO3），而硝酸钠的物质的量=氢氧化钠的物质的量，所以总共硝酸的物质的量为：4mol/L×0.015L+2×4mol/L×（0.0165﹣0.015）L=0.072mol，

所以原硝酸的物质的量浓度为：=0.72mol/L；根据EF可知：沉淀减少，说明氢氧化铝溶解，所以氢氧化铝的物质的量=EF线段加入氢氧化钠溶液的物质的量，即：n[Al（OH）3]=4mol/L×（0.0185L﹣0.0165L）=0.008mol，据题意可知：生成0.008mol氢氧化铝沉淀消耗氢氧化钠的物质的量为：3×0.008mol=0.024mol，CD段生成沉淀为氢氧化铝和氢氧化铁，所以生成氢氧化铁消耗氢氧化钠的物质的量为：4mol/L×（0.015L﹣0.003L）﹣0.024mol=0.024mol，n[Fe（OH）3]=n（NaOH）=×0.024mol=0.008mol，纵坐标A点的数值即是生成氢氧化铁的物质的量，则A点数值为0.008；B点数值为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀的总物质的量，则B点数值为0.008+0.008=0.016。

【考点定位】有关混合物反应的计算．

【名师点睛】本题考查混合物反应的计算、离子反应的计算，题目难度中等，明确图象曲线变化的含义为解答关键，在铜与硝酸的反应中，一般来说,浓硝酸产生NO2,稀硝酸产生NO,由于产物比较复杂，有的时候还要涉及到多步反应，甚至是循环反应,必须要有清晰的思路和正确的方法，注意进行过量计算，掌握解题技巧：①利用N守恒计算：溶液中的NO3- 和生成的NO(或NO2)中N的物质的量之和等于原HNO3的物质的量 ；②利用电子守恒计算：金属转移的电子＝氮元素转移的电子；③利用电荷守恒计算：一般应用于硝酸有剩余的反应，反应后存在：n(NO3-) ＝n(H+)+2n(Cu2+)。