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。某同學取一定量鐵鋁合金與100mL某濃度的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出。在反應結束后的溶液中，逐滴加入4mol·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（C>0）。

試回答下列問題：
（1）寫出反應過程中DE段的離子反應方程式：            ，EF段生成含氧元素離子的名稱是               。
（2）合金中鐵的質量為               g 。
（3）C的值為                mL。
（4）硝酸溶液的物質的量濃度為                mol·L^－1

Answer 1

（1）NH₄^＋+OH^－=NH₃?H₂O     偏鋁酸根或四羥基合鋁酸根（1分）
（2）1.344      （3）7      （4）1.48

解析試題分析：（1）D與E一段沉淀的量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，反應的離子方程式為NH₄^＋+OH^－=NH₃·H₂O；EF段為氫氧化鋁溶于氫氧化鈉的反應，即Al(OH)₃ +OH^－=AlO₂^－+2H₂O或Al(OH)₃ +OH^－=[Al(OH)₄]^－，因此EF段生成含氧元素離子的名稱是偏鋁酸根或四羥基合鋁酸根。
（2）DE段消耗氫氧化鈉溶液的體積＝34ml－31ml＝3mol，則階段中參加反應的氫氧化鈉為0.003L×4mol/L＝0.012mol。所以根據反應NH₄^＋+OH^－=NH₃?H₂O可知，NH₄^＋的物質的量是0.012mol。依據氮原子守恒可知，生成氨氣的物質的量是0.012mol。氨氣是還原產物，所以根據電子得失守恒可知，鐵的物質的量＝（0.012mol×8－0.008mol×3）÷3＝0.024mol，因此鐵的質量＝0.024mol×56g/mol＝1.344g。
（3）根據反應式Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓、Al^3＋＋3OH^－=Al(OH)₃↓可知，C、D階段消耗氫氧化鈉的物質的量是0.024mol×3＋0.008mol×3＝0.096mol，其體積是0.096mol÷4mol/L＝0.024L＝24ml，所以C點對應的體積是31ml－24ml＝7ml。
（4）E點對應的溶質是硝酸鈉，根據鈉離子守恒可知，硝酸鈉的物質的量＝0.034L×4mol/L＝0.136mol，所以根據氮原子守恒可知，原硝酸的物質的量＝0.136mol＋0.012mol＝0.148mol，所以硝酸的濃度是0.148mol÷0.1L＝1.48mol·L^－1。
考點：考查金屬與硝酸的反應的有關計算。