Question

硝酸跟金屬反應(yīng)時(shí)，隨著硝酸濃度的下降和金屬活動性的增大，產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)會逐漸下降，它們可能是NO₂、NO、N₂O、N₂或NH₄NO₃中的一種或幾種．現(xiàn)有一定量的鐵粉和鋁粉組成的混合物跟100mL稀硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無任何氣體放出，往反應(yīng)后的澄清溶液中逐漸加入4.00mol?L^-1的NaOH溶液，加入NaOH溶液的體積與產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的關(guān)系如圖所示（必要時(shí)可加熱，忽略氣體在水中的溶解）：

請回答下列問題：
（1）由圖可知，往反應(yīng)后的澄清溶液中加入NaOH溶液沒有立即出現(xiàn)沉淀，其原因是

硝酸過量，氫氧化鈉先中和過量的硝酸

．
（2）混合物跟稀硝酸充分反應(yīng)后的產(chǎn)物中鐵元素的化合價(jià)是

+3

．
（3）寫出圖中D-→E階段所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式：

NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O

．
（4）縱坐標(biāo)中A點(diǎn)的數(shù)值是

0.856

，原稀硝酸的濃度是

0.72mol/L

．

Answer 1

分析：（1）由O點(diǎn)到C點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和HNO₃生成NaNO₃；
（2）因?yàn)橄跛徇^量所以鐵被硝酸氧化為硝酸鐵；
（3）由D點(diǎn)到E點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應(yīng)生成硝酸鈉、一水合氨；
（4）依據(jù)圖象分析，根據(jù)圖象數(shù)據(jù)和反應(yīng)可知：混合溶液中含有的溶質(zhì)有Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃、NH₄NO₃、HNO₃ 由O點(diǎn)到C點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和HNO₃生成NaNO₃；
由C與D點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃反應(yīng)生成NaNO；
由D點(diǎn)到E點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應(yīng)生成硝酸鈉、水合氨；結(jié)合反應(yīng)定量關(guān)系計(jì)算應(yīng)用；

解答：解：根據(jù)圖象可知：混合溶液中含有的溶質(zhì)有Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃、NH₄NO₃、HNO₃
（1）由O點(diǎn)到C點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和HNO₃生成NaNO₃；故答案為：硝酸過量，氫氧化鈉先中和過量的硝酸；
（2）圖象分析，鐵粉和鋁粉組成的混合物跟100mL稀硝酸充分反應(yīng)，硝酸剩余，鐵被硝酸氧化為三價(jià)鐵；故答案為：+3；
（3）由D點(diǎn)到E點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應(yīng)生成硝酸鈉、一水合氨；離子方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O；故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O；
（4）由C與D點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃反應(yīng)生成NaNO₃；
由D點(diǎn)到E點(diǎn)，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應(yīng)生成硝酸鈉、一水合氨通過上面的分析、根據(jù)氮原子守恒可知O點(diǎn)到D點(diǎn)硝酸鈉的物質(zhì)的量=硝酸的物質(zhì)的量，從D點(diǎn)到E點(diǎn)硝酸的物質(zhì)=2硝酸鈉的物質(zhì)的量，而硝酸鈉的物質(zhì)的量=氫氧化鈉的物質(zhì)的量，所以硝酸的物質(zhì)的量=4mol/L×0.015L+2×4mol/L×（0.0165L-0.015L）=0.072mol，
所以原硝酸的物質(zhì)的量濃度=

0.072mol

0.1L

=0.72mol/L
根據(jù)EF可知：沉淀減少，說明氫氧化鋁溶解，所以氫氧化鋁的物質(zhì)的量=EF線段加入氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量
即：n[Al（OH）₃]=4mol/L×（0.0185L-0.0165L）=0.008mol，
根據(jù)題意可知：生成0.008mol氫氧化鋁沉淀消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量=3×0.008mol=0.024mol
CD段生成沉淀為氫氧化鋁和氫氧化鐵，
所以生成氫氧化鐵消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量=4mol/L×（0.015L-0.003L）-0.024mol=0.024mol
n[Fe（OH）₃]=

1

3n(NaOH)

=

1

3×0.024mol

=0.008mol
縱坐標(biāo)A點(diǎn)的數(shù)值即是生成氫氧化鐵的質(zhì)量=0.008mol×107g/mol=0.856g；
故答案為：0.856g；0.72mol/L；

點(diǎn)評：本題考查了鐵、鋁、硝酸的性質(zhì)應(yīng)用，圖象分析能力，圖象計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．