Question

硝酸发生氧化还原反应的时候，一般硝酸浓度越稀，对应还原产物中氮的化合价越低．现有一定量的铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO₃充分反应，反应过程中无任何气体放出．在反应结束后的溶液中，逐渐加入4mol/LNaOH溶液，所加NaOH溶液的体积（ml）与产生沉淀的物质的量（mol）关系如图所示．求：
（1）反应中硝酸的还原产物为______（填名称）．DE段是否发生了化学反应______（填“是”或“否”）．
（2）B与A的差值：______mol； B的数值：______ mol．（写出计算过程）
（3）C的数值：______ml．

Answer 1

【答案】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
可根据Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物质的量为l；
沉淀的总量可根据NH₄⁺的量，根据NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺），
根据氧化还原反应，N元素由+5价变为-3价，而金属都由0价变为+3价，可以运用电子守恒得出金属的物质的量，
根据消耗NaOH的总体积，结合在D点氢氧化钠与硝酸、铝铁离子的反应，可计算得出C点氢氧化钠溶液的体积．
解答：解：（1）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，所以硝酸的还原产物为硝酸铵，
故答案为：硝酸铵；是；
（2）根据Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物质的量为：（36-34）×10^-3L×4mol/L=0.008 mol；
沉淀的总量可根据NH₄⁺的量，根据NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012 mol，
根据氧化还原反应，N元素由+5价变为-3价，而金属都由0价变为+3价，可以运用电子守恒得出金属的物质的量为=0.032mol，
故答案为：0.008；0.032； 
（3）滴加NaOH体积为31ml时，
发生反应为①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
可计算得出C点氢氧化钠溶液的体积为
31ml-×10³ml/L=7mL．
故答案为：7．
点评：本题考查金属与硝酸的反应、离子方程式的书写、氧化还原反应、化学计算等知识点，属于中等难度试题．解答此题关键是判断出硝酸的还原产物以及电子转移守恒的运用．