Question

某同学取一定量的Al和Fe固体混合物，与2.0L极稀的硝酸充分反应，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的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积（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：
（1）图中OC段没有沉淀生成，此阶段发生反应的离子方程式为______．在DE段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为______；上述现象说明溶液中______结合OH^-的能力比______强（填写离子符号）．
（2）B与A的差值为______mol．
（3）B点对应的沉淀的物质的量为______mol，C点对应的氢氧化钠溶液的体积为______mL．
（4）求原硝酸溶液的物质的量浓度？

Answer 1

解：（1）OC段没有沉淀生成，此阶段发生反应的离子方程式为H⁺+OH^-=H₂O，CD段反应生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃，在DE段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，说明Al³⁺、Fe³⁺结合OH^-的能力比NH₄⁺强，
故答案为：H⁺+OH^-=H₂O；NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O；Al³⁺、Fe³⁺；NH₄⁺；
（2）EF段发生Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，此时n（NaOH）=0.002L×4mol/L=0.008mol，由方程式可知n（EF段发生Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，）=0.008mol，
故答案为：0.008；
（3）DE段反应为NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，此时n（NH₄⁺）=n（NaOH）=0.003L×4mol/L=0.012mol，则硝酸得到电子为0.012mol×8=0.096mol，氧化剂和还原剂得失电子数目相等，所以铁和铝的总物质的量为mol=0.032mol，
生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃，需要0.096molNaOH，体积应为=0.024L，即24mL，而完全沉淀时需要31mLNaOH溶液，说明有7mLNaOH发生中和反应，即C为7，
故答案为：0.032；7；
（4）E点时溶液溶质为NaNO₃，同时生成0.012molNH₃?H₂O，则由Na守恒可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.034L×4mol/L=0.136mol，
由N守恒可知原硝酸溶液中硝酸的物质的量为0.136mol+0.012mol=0.148mol，
则原硝酸溶液的物质的量浓度为=0.074mol/L，
答：原硝酸溶液的物质的量浓度为0.074mol/L．
分析：一定量的Al和Fe固体混合物，与2.0L极稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出，说明硝酸被还原性为NH₄⁺，反应后加入NaOH，OC段没有生成沉淀，应发生H⁺+OH^-=H₂O，CD段反应生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃，DE段反应为NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，EF段发生Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，以此解答该题．
点评：本题考查混合物的计算，题目难度较大，注意硝酸的还原产物为解答该题的关键，根据反应的图象判断各段反应．