Question

实验研究发现，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量很稀的硝酸充分反应，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 NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示。则下列说法不正确的是

A．稀硝酸与铝粉、铁粉反应，其还原产物为硝酸铵

B．c点对应NaOH溶液的体积为48ml

C．b点与a点的差值为0.05mol

D．样品中铝粉和铁粉的物质的量之比为5:3

Answer

B

【解析】

试题分析：铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO3充分反应，被氧化为Al3+、Fe3+，通过题意，反应始终没有气体生成，可以得出不会有氮的氧化物生成，又有硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低，可以推测N元素由+5变成了-3价，由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可得与NH4+发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：①H+ +OH- =H2O，②Fe3+ +3OH- =Fe(OH)3↓，Al3+ + 3OH- =Al(OH)3↓，③NH4++ OH-═NH3•H2O，④Al(OH)3+ OH-=AlO2- +2H2O，B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为：104mL-94m=10mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠的物质的量是n(NaOH)=0.01L×5mol/L=0.05mol，根据Al(OH)3+ OH-=AlO2- +2H2O可知，Al(OH)3的物质的量为n(Al(OH)3)= n(NaOH)= 0.05mol，根据铝元素守恒，故混合金属中n(Al)=0.05mol，由图可知DE段消耗的氢氧化钠的体积为：94mL -88mL=6mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠的物质的量为：n(NaOH)=0.006L×5mol/L=0.03mol，根据NH4++ OH-═NH3•H2O 可知溶液中n(NH4+)=0.03mL，根据电子转移守恒有：3n(Fe)+3n(Al)=8 n(NH4+)，即3n(Fe)+3×0.05mol=8×0.03mol，解得n(Fe) =0.03mol，由反应过程可知，到加入氢氧化钠为88mL时，溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵，n(NH4NO3)= n(NH4+)=0.03mol，根据钠元素守恒，可知n(NaNO3) = n(NaOH)=0.088L×5mol/L=0.44mol，根据氮元素守恒计算原硝酸溶液中n(HNO3)= n(NaNO3)+2 n(NH4NO3)=0.44mol+0.03mol×2=0.5mol，而c点溶液为NaNO3、NH4NO3、Fe(NO3)3 、Al(NO3)3，根据氮元素守恒n′(NaNO3)+ 2(NH4NO3)+ 3n[Fe(NO3)3 ] +3n[Al(NO3)3]= n(HNO3)，故c点溶液中n′(HNO3)=0.5mol-0.03mol×2-0.03mol×3-0.05mol×3=0.2mol，故c点加入NaOH的物质的量为0.2mol。A．根据分析可知，稀硝酸与铝粉、铁粉反应，其还原产物为硝酸铵，正确；B．根据分析可知，c点对应NaOH溶液的体积=0.2mol÷5mol/L=0.04L=40mL，错误；C．b点与a点的差值为Al(OH)3的物质的量，根据上述分析可知：n(Al(OH)3)=0.05mol，正确；D．根据分析可知，混合金属中n(Al)= 0.05mol、n(Fe)=0.03mol，样品中铝粉和铁粉的物质的量之比为5：3，正确。

考点：考查图像方法在查金属与硝酸的反应及混合物的有关计算的知识。