Question

【题目】硝酸与金属反应时，浓度越稀还原产物价态越低。现用一定量的铝粉与镁粉组成的混合物与100ml硝酸钾溶液与硫酸组成的混合溶液充分反应，反应过程中无任何气体放出，向反应后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液，加入的溶液体积与产生的沉淀质量的关系如图所示。

回答下列问题：

（1）写出铝与混合溶液反应的离子方程式：_________________

（2）参加反应硝酸根离子物质的量为____________mol

（3）参加反应的铝与镁的质量比为_______________

（4）混合液中硫酸的物质的量的浓度为_______________mol/L

Answer 1

【答案】8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O 0.006 3:4 0.36

【解析】

根据题干信息及物质的性质书写离子方程式；根据方程式及图表数据进行相关计算。

（1）硝酸根浓度很低时被氧化的产物是铵根离子，因此无气体放出，铝反应生成金属阳离子，则离子反应为8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O，

故答案为：8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O；

（2）由图示可以看出加入氢氧化钠溶液从15.0mL到16.5mL区间内发生的反应是氢氧根离子与铵根离子的反应，由氮原子守恒可知，铵根离子的物质的量即为原溶液中反应的硝酸根离子的物质的量，则原溶液中NO3-物质的量是（16.5-15）×10-3L×4mol/L=0.006mol，

故答案为：0.006；

（3）从图示提示中看出从氢氧化溶液体积16.5mL到18.5mL区间内发生的反应是氢氧化铝与氢氧化钠的反应，氢氧化铝与氢氧化钠等物质的量反应，由Al～Al3+～Al（OH）3～NaOH，则Al的物质的量为0.008mol，再由Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓、Al3++3OH-═Al（OH）3↓，沉淀镁离子和铝离子共消耗氢氧化钠溶液体积（15.0-3.0）mL，由此可知：沉淀镁离子时消耗的氢氧根离子物质的量为（15.0-3.0）×10-3L×4.00mol/L-8×10-3mol×3=24×10-3mol，镁离子物质的量为1.2×10-2mol，参加反应的镁与铝的质量之比：8×10-3mol×27g/mol：1.2×10-2mol×24g/mol=3：4，

故答案为：3：4；

（4）由4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O知，消耗氢离子为0.008mol×30/8+1.2×10-2mol×10/4=0.06mol，图中开始3.0mLNaOH溶液消耗氢离子的物质的量为3×10-3L×4mol/L=0.012mol，原溶液中硫酸的物质的量为(0.06mol+0.012mol)/2=0.036mol，混合液中硫酸的物质的量的浓度为0.036mol/0.1L=0.36mol/L，

故答案为：0.36。