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，最低可以还原到−3价。某同学取一定量的铁铝合金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4mol·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（mol）的关系如图所示。试回答下列问题：

⑴ 写出该合金中铁与硝酸反应的离子方程式                    ；

⑵ 图中OC段无沉淀生成，此阶段反应的离子方程式为                   ；

⑶ DE段发生反应的离子方程式为                        ；

⑷ B与A的差值为____________ mol；

⑸ B点对应的沉淀的物质的量为           mol，C点对应的NaOH溶液的体积为_________mL。

Answer

⑴ 8Fe + 30H + + 3NO3− = 8Fe3 + + 3NH4 + + 9H2O；⑵ H + + OH−═ = H2O；

⑶ NH4 + + OH−═ = NH3·H2O；⑷ 0.008； ⑸ 0.032，7。

【解析】

试题分析：（1）OC段没有沉淀生成，说明硝酸过量，此时的铁元素以Fe3＋形式存在，根据题中信息，没有气体生成，说明硝酸被还原成NH4＋，因此反应的离子方程式为8Fe＋30H＋＋3NO3－ = 8Fe3＋＋3NH4＋＋9H2O；（2）根据（1）的分析，此段是氢氧化钠中和硝酸，此离子反应方程式为H＋＋OH－ = H2O；（3）NH4＋的OH－能力小于Fe3＋和Al3＋能力，DE段发生的反应是：NH4 + + OH−═ = NH3·H2O；（4）EF段发生的反应是：Al(OH)3＋OH－ = AlO2－＋2H2O，因此n[Al(OH)3] = n(NaOH) = (36－34) × 10－3 × 4mol = 8 × 10－3mol，即差值为氢氧化铝的物质的量8 × 10－3mol；（5）根据(3)发生的反应式，n(NH4＋) = n(NaOH) = (34－31) × 10－3 × 4mol = 1.2 × 10－2mol，根据得失电子数目守恒，n(Fe3 + ) × 3＋n(Al3＋) × 3 = n(NH4＋) × 8，解得n(Fe3＋) = 2.4 × 10－2mol，则沉淀的物质的量为(2.4 × 10－3＋8 × 10－3)mol = 3.2 × 10－2mol，CD段消耗的NaOH的物质的量为：3 × 3.2 × 10－2mol = 9.6 × 10－2mol，则体积为V(NaOH) = 9.6 × 10－2/4L = 2.4 × 10－2mol，合24mL，因此C点对应NaOH的体积为(31－24)mL = 7mL。

考点：考查金属与硝酸的反应、离子反应方程式的书写、化学计算等知识。