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11.将5.5g铁铝混合物粉末加入过量的1L1mol/L HNO3溶液中,充分反应后,得3.36L(标准状况)NO气体,求
(1)假设反应前后溶液的体积不变,剩余硝酸的浓度为0.4mol/L
(2)混合物中铝的质量分数为49.1%,
(3)向反应后的溶液中加入850 mL 1mol/L NaOH溶液时,生成的沉淀量最大,再加100 mL 1mol/L NaOH溶液才能使沉淀的量不再发生变化.

分析 (1)同质量的铝消耗硝酸的量多,假设5.5g金属全部是铝,由Al+4HNO3=Al(NO33+NO↑+2H2O,可知需要硝酸 $\frac{5.5g}{27g/mol}$×4=0.81 mol,硝酸物质的量为1L×1mol/L=1mol>0.81 mol,所硝酸过量,设铝、铁的物质的量分别为:xmol、ymol,根据质量守恒得27x+56y=5.5;得失电子守恒得(硝酸过量铁变成三价铁):3x+3y=$\frac{3.36}{22.4}$×3,联立方程解得:x=0.1 y=0.05,所以消耗硝酸的物质的量为:(0.1+0.05)×3+$\frac{3.36}{22.4}$=0.6mol,所以剩余硝酸的物质的量1mol-0.6mol=0.4mol,根据c=$\frac{n}{V}$进行计算求解;
(2)铝的质量分数为:$\frac{0.1mol×27g/mol}{5.5g}$×100%=49.1%;
(3)要使沉淀的量不随NaOH溶液量的变化而变化,则最终溶液中溶质为NaNO3、NaAlO2,根据钠离子守恒:n(NaOH)=n(NaNO3)+n(NaAlO2),再结合N原子、Al原子守恒计算n(NaOH),进而计算此时需要氢氧化钠溶液体积;
要使生成的沉淀量最大,最后得到的溶液是中溶质为NaNO3,根据钠离子守恒:n(NaOH)=n(NaNO3),再结合N原子守恒计算n(NaOH),进而计算此时需要氢氧化钠溶液体积.

解答 解:(1)同质量的铝消耗硝酸的量多,假设5.5g金属全部是铝,由Al+4HNO3=Al(NO33+NO↑+2H2O,可知需要硝酸 $\frac{5.5g}{27g/mol}$×4=0.81 mol,硝酸物质的量为1L×1mol/L=1mol>0.81 mol,所硝酸过量,设铝、铁的物质的量分别为:xmol、ymol,根据质量守恒得27x+56y=5.5;得失电子守恒得(硝酸过量铁变成三价铁):3x+3y=$\frac{3.36}{22.4}$×3,联立方程解得:x=0.1 y=0.05,所以消耗硝酸的物质的量为:(0.1+0.05)×3+$\frac{3.36}{22.4}$=0.6mol,所以剩余硝酸的物质的量1mol-0.6mol=0.4mol,所以剩余硝酸的浓度为$\frac{0.4mol}{1L}$=0.4mol/l,
故答案为:0.4;
(2)铝的质量分数为:$\frac{0.1mol×27g/mol}{5.5g}$×100%=49.1%,故答案为:49.1;
(3)要使沉淀的量不随NaOH溶液量的变化而变化,则最终溶液中溶质为NaNO3、NaAlO2,根据钠离子守恒:n(NaOH)=n(NaNO3)+n(NaAlO2),再结合N原子、Al原子守恒,n(NaOH)=1mol-$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$+0.1mol=0.95mol,此时需要氢氧化钠溶液体积为$\frac{0.95mol}{1mol/L}$=0.95L=950mL;
要使生成的沉淀量最大,最后得到的溶液是中溶质为NaNO3,根据钠离子守恒:n(NaOH)=n(NaNO3)=1mol-$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.85mol,此时需要氢氧化钠溶液体积为$\frac{0.85mol}{1mol/L}$=0.85L=850mL,所以再加入950mL-850mL=100mL,
故答案为:850;100.

点评 本题考查混合物的计算,难度中等,侧重对解题方法计算与学生分析思维能力考查,涉及过量计算、极端思考、守恒关系的应用.

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