Question

實驗研究發現，硝酸發生氧化還原反應時，硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低。現有一定量鋁粉和鐵粉的混合物與一定體積某濃度的稀硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出。在反應結束后的溶液中，逐滴加入5 mol·L^－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積(mL)與產生的沉淀的物質的量關系如下圖所示。則

   ⑴B與A的差值為             mol。

   ⑵C點對應的溶液體積為            mL。

   ⑶原硝酸溶液中含硝酸的物質的量為           mol。

   ⑷鋁粉和鐵粉的混合物中鋁粉與鐵粉的物質的量之比為                 。

   ⑸寫出鋁與該濃度硝酸反應的離子方程式                             。

Answer 1

【答案】⑴0.05  ⑵40  ⑶0.5  ⑷5:3  ⑸8Al+30H⁺+3NO₃^-=8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O

【解析】由題意知，金屬與硝酸反應時，硝酸的還原產物為NH₄NO₃，由圖又可看出金屬與硝酸反應后，硝酸是過量的，故金屬的氧化產物為Fe(NO₃)₃、Al(NO₃)₃。圖中：①0→C：H⁺+OH^-=H₂O；②C→88：R³⁺+3OH^-=R(OH)₃↓（R代表Fe或Al）；③88→94：NH₄⁺+ OH^-=NH₃•H₂O；④94→104：Al(OH)₃+ OH^-=AlO₂^-+ 2H₂O。由④知n[Al(OH)₃]=0.01L×5mol·L^－1=0.05 mol=n(Al)，此值也是B與A的差值。由③知，n(NH₄NO₃)= 0.006L×5mol·L^－1=0.03 mol，根據反應中得失電子相等的原則得：3n(R³⁺)=0.03×8=0.24 mol，則n(R³⁺)=0.08 mol=n(合金)，故混合物中n(Al):n(Fe)=5:3。0→88mL中，用于沉淀金屬離子的OH^-有0.08 mol×3=0.24 mol，故C點：(0.088L×5 mol·L^－1-0.24 mol)/ 5 mol·L^－1=0.04L，即40mL。

【考點】化學計算與技巧，元素及其化合物