Question

硝酸跟金屬反應時，隨著硝酸濃度的下降和金屬活動性的增大，產物中氮元素的化合價會逐漸下降，它們可能是NO₂、NO、N₂O、N₂或NH₄NO₃中的一種或幾種．現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，反應過程中無任何氣體放出，往反應后的澄清溶液中逐漸加入4.00mol?L^-1的NaOH溶液，加入NaOH溶液的體積與產生沉淀的質量的關系如圖所示（必要時可加熱，忽略氣體在水中的溶解）：

請回答下列問題：
（1）由圖可知，往反應后的澄清溶液中加入NaOH溶液沒有立即出現沉淀，其原因是______．
（2）混合物跟稀硝酸充分反應后的產物中鐵元素的化合價是______．
（3）寫出圖中D-→E階段所發生的反應的離子方程式：______．
（4）縱坐標中A點的數值是______，原稀硝酸的濃度是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由O點到C點，氫氧化鈉溶液恰好和HNO₃生成NaNO₃；
（2）因為硝酸過量所以鐵被硝酸氧化為硝酸鐵；
（3）由D點到E點，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應生成硝酸鈉、一水合氨；
（4）依據圖象分析，根據圖象數據和反應可知：混合溶液中含有的溶質有Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃、NH₄NO₃、HNO₃ 由O點到C點，氫氧化鈉溶液恰好和HNO₃生成NaNO₃；
由C與D點，氫氧化鈉溶液恰好和Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃反應生成NaNO；
由D點到E點，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應生成硝酸鈉、水合氨；結合反應定量關系計算應用；
解答：解：根據圖象可知：混合溶液中含有的溶質有Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃、NH₄NO₃、HNO₃
（1）由O點到C點，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，硝酸剩余，鐵被硝酸氧化為三價鐵；故答案為：+3；
（3）由D點到E點，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應生成硝酸鈉、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，氫氧化鈉溶液恰好和Fe（NO₃）₃、Al（NO₃）₃反應生成NaNO₃；
由D點到E點，氫氧化鈉溶液恰好和NH₄NO₃反應生成硝酸鈉、一水合氨通過上面的分析、根據氮原子守恒可知O點到D點硝酸鈉的物質的量=硝酸的物質的量，從D點到E點硝酸的物質=2硝酸鈉的物質的量，而硝酸鈉的物質的量=氫氧化鈉的物質的量，所以硝酸的物質的量=4mol/L×0.015L+2×4mol/L×（0.0165L-0.015L）=0.072mol，
所以原硝酸的物質的量濃度==0.72mol/L
根據EF可知：沉淀減少，說明氫氧化鋁溶解，所以氫氧化鋁的物質的量=EF線段加入氫氧化鈉溶液的物質的量
即：n[Al（OH）₃]=4mol/L×（0.0185L-0.0165L）=0.008mol，
根據題意可知：生成0.008mol氫氧化鋁沉淀消耗氫氧化鈉的物質的量=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的量=4mol/L×（0.015L-0.003L）-0.024mol=0.024mol
n[Fe（OH）₃]===0.008mol
縱坐標A點的數值即是生成氫氧化鐵的質量=0.008mol×107g/mol=0.856g；
故答案為：0.856g；0.72mol/L；
點評：本題考查了鐵、鋁、硝酸的性質應用，圖象分析能力，圖象計算應用，題目難度中等．