Question

硝酸與金屬反應(yīng)時，濃度越稀還原產(chǎn)物價態(tài)越低．現(xiàn)用一定量的鋁粉與鎂粉組成的混合物與100ml硝酸鉀溶液與硫酸組成的混合溶液充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無任何氣體放出，相反應(yīng)后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液，加入的溶液體積與與產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量的關(guān)系如圖所示．回答下列問題：
（1）寫出鋁與混合溶液反應(yīng)的離子方程式

8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O

（2）參加反應(yīng)硝酸根離子物質(zhì)的量為

0.006mol

mol
（3）參加反應(yīng)的鋁與鎂的質(zhì)量之比為

3：4

（4）混合液中硫酸的物質(zhì)的量的濃度為

0.36

mol/L．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)信息中硝酸與金屬反應(yīng)時，濃度越稀還原產(chǎn)物價態(tài)越低，結(jié)合反應(yīng)過程中無任何氣體放出，則金屬與混合溶液反應(yīng)生成銨根離子；
（2）由圖可知，從15.0mL到16.5mL區(qū)間內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)是氫氧根離子與銨根離子的反應(yīng)，由氮原子守恒可知，銨根離子的物質(zhì)的量即為原溶液中反應(yīng)的硝酸根離子的物質(zhì)的量；
（3）由圖可知，16.5mL到18.5mL區(qū)間內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)是氫氧化鋁與氫氧化鈉的反應(yīng)，3.0mL到15.0mL區(qū)間發(fā)生的是金屬離子結(jié)合生成沉淀，然后利用反應(yīng)來計算；
（4）由4Mg+10H⁺+NO₃^-═4Mg²⁺+NH₄⁺+3H₂O、8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O及圖中開始3.0mLNaOH溶液消耗的酸，計算混合液中硫酸的物質(zhì)的量的濃度．

解答：解：（1）硝酸根濃度很低時被氧化的產(chǎn)物是銨根離子，因此無氣體放出，鎂、鋁反應(yīng)生成金屬陽離子，則離子反應(yīng)分別為4Mg+10H⁺+NO₃^-═4Mg²⁺+NH₄⁺+3H₂O、8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O，
故答案為：8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O；
（2）由圖示可以看出加入氫氧化鈉溶液從15.0mL到16.5mL區(qū)間內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)是氫氧根離子與銨根離子的反應(yīng)，
由氮原子守恒可知，銨根離子的物質(zhì)的量即為原溶液中反應(yīng)的硝酸根離子的物質(zhì)的量，
則原溶液中NO₃^-物質(zhì)的量是（16.5-15）×10^-3L×4mol/L=0.006mol，故答案為：0.006mol；    
（3）從圖示提示中看出從氫氧化溶液體積16.5mL到18.5mL區(qū)間內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)是氫氧化鋁與氫氧化鈉的反應(yīng)，氫氧化鋁與氫氧化鈉等物質(zhì)的量反應(yīng)，
由Al～Al³⁺～Al（OH）₃～NaOH，則Al的物質(zhì)的量為0.008mol，
再由Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，
沉淀鎂離子和鋁離子共消耗氫氧化鈉溶液體積（15.0-3.0）mL，
由此可知：沉淀鎂離子時消耗的氫氧根離子物質(zhì)的量為（15.0-3.0）×10^-3L×4.00mol/L-8×10^-3mol×3=24×10^-3mol，鎂離子物質(zhì)的量為1.2×10^-2mol，
參加反應(yīng)的鎂與鋁的質(zhì)量之比：8×10^-3mol×27g/mol：1.2×10^-2mol×24g/mol=3：4，故答案為：3：4；
（4）由4Mg+10H⁺+NO₃^-═4Mg²⁺+NH₄⁺+3H₂O、8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O可知，
消耗氫離子為0.008mol×

30

8

+1.2×10^-2mol×

10

4

=0.06mol，
圖中開始3.0mLNaOH溶液消耗氫離子的物質(zhì)的量為3×10^-3L×4mol/L=0.012mol，
原溶液中硫酸的物質(zhì)的量為

0.06mol+0.012mol

2

=0.036mol，
混合液中硫酸的物質(zhì)的量的濃度為

0.036mol

0.1L

=0.36mol/L，故答案為：0.36．

點評：本題難度較大，考查金屬與酸性條件下硝酸鹽溶液的反應(yīng)，注意硝酸濃度越低生成的還原產(chǎn)物價態(tài)越低與反應(yīng)中無氣體生成相結(jié)合來分析，并注意圖象與化學(xué)反應(yīng)的對應(yīng)來分析解答．