Question

15．研究發(fā)現，硝酸發(fā)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．某同學取一定量鐵鋁合金與一定量很稀的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出．往反應結束后的溶液中，逐滴加入2mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產生的沉淀的物質的量（mol）的關系如圖所示．下列選項正確的是（　�。�

• A． 圖中OC段的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O
• B． 在DE段的離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O
• C． B與A的差值為 0.002mol
• D． C點對應的氫氧化鈉溶液的體積為7 mL

Answer 1

分析 鋁和鐵混合物與一定量很稀HNO₃充分反應，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，由于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(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應依次有：
OC段：H⁺+OH^-=H₂O，
CD段：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
DE段：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，
據此結合圖象數據進行解答．

解答 解：鋁和鐵的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，由于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(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應，則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應依次有：OC段：H⁺+OH^-=H₂O，CD段：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，DE段：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，
A．OC段沒有沉淀生成，說明稀硝酸過量，加入的氫氧化鈉與稀硝酸反應生成硝酸鈉和水，反應的離子方程式為：H⁺+OH^-=H₂O，故A錯誤；
B．DE段生成的沉淀的物質的量不變，說明銨根離子與氫氧根離子反應，反應的離子方程式為：DE段：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，故B錯誤；
C．氫氧化鎂不與氫氧化鈉反應，則B與A的差值為氫氧化鋁的物質的量，EF段消耗的氫氧化鈉為：n（NaOH）=2mol/L×2×10^-3L=0.004mol，根據反應Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知氫氧化鋁的物質的量為0.004mol，則B與A的差值為 0.004mol，故C錯誤；
D．DE段是NH₄NO₃和NaOH反應，根據反應NH₄NO₃～NaOH可知：n（NH₄NO₃）=n（NaOH）=（34-31）×10^-3L×2mol/L=0.006mol，
設鐵有xmol，鋁離子的物質的量為0.004mol，NH₄⁺有0.006mol，根據電子守恒可得：3x+0.004×3=0.006×8，解得x=0.012mol，
所以鐵離子有0.012mol，根據原子守恒知，鐵的物質的量是0.012mol；
滴加NaOH體積為31mL時，發(fā)生反應為：H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
所以C點氫氧化鈉溶液的體積為：31mL-$\frac{0.012mol×3+0.004mol×3}{2mol/L}$×10³ml/L=7mL，故D正確；
故選D．

點評 本題考查了氧化還原反應的計算，題目難度中等，明確圖象曲線變化對應反應原理為解答關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．