Question

硝酸發生氧化還原反應的時候，一般硝酸濃度越稀，對應還原產物中氮的化合價越低．現有一定量的鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應，反應過程中無任何氣體放出．在反應結束后的溶液中，逐漸加入4mol/LNaOH溶液，所加NaOH溶液的體積（ml）與產生沉淀的物質的量（mol）關系如圖所示．求：
（1）反應中硝酸的還原產物為

硝酸銨

（填名稱）．DE段是否發生了化學反應

是

（填“是”或“否”）．
（2）B與A的差值：

0.008

mol； B的數值：

0.032

 mol．（寫出計算過程）
（3）C的數值：

7

ml．

Answer 1

分析：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，通過題意，反應始終沒有氣體生成，可以得出不會有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低，可以推測N元素由+5變成了-3價，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，再生成沉淀，當沉淀完全后由圖知繼續加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發生了反應，
則隨著NaOH的滴加，發生的反應依次有：
①H⁺+OH^-=H₂O，
②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
③NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，
④Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O
可根據Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質的量為l；
沉淀的總量可根據NH₄⁺的量，根據NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺），
根據氧化還原反應，N元素由+5價變為-3價，而金屬都由0價變為+3價，可以運用電子守恒得出金屬的物質的量，
根據消耗NaOH的總體積，結合在D點氫氧化鈉與硝酸、鋁鐵離子的反應，可計算得出C點氫氧化鈉溶液的體積．

解答：解：（1）反應始終沒有氣體生成，可以得出不會有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低，可以推測N元素由+5變成了-3價，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，再生成沉淀，當沉淀完全后由圖知繼續加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發生了反應，所以硝酸的還原產物為硝酸銨，
故答案為：硝酸銨；是；
（2）根據Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質的量為：（36-34）×10^-3L×4mol/L=0.008 mol；
沉淀的總量可根據NH₄⁺的量，根據NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012 mol，
根據氧化還原反應，N元素由+5價變為-3價，而金屬都由0價變為+3價，可以運用電子守恒得出金屬的物質的量為

0.012mol×8

3

=0.032mol，
故答案為：0.008；0.032； 
（3）滴加NaOH體積為31ml時，
發生反應為①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
可計算得出C點氫氧化鈉溶液的體積為
31ml-

0.032mol×3

4mol/L

×10³ml/L=7mL．
故答案為：7．

點評：本題考查金屬與硝酸的反應、離子方程式的書寫、氧化還原反應、化學計算等知識點，屬于中等難度試題．解答此題關鍵是判斷出硝酸的還原產物以及電子轉移守恒的運用．