Question

(12分)工業制硝酸的主要反應之一是：

(1)若反應起始的物質的量相同,下列關系圖錯誤的是________ (填編號）。

(2)在容積固定的密閉容器中發生上述反應,容器內部分物質的物質的量濃度如下表：

①反應在第2min到第4min時,O₂的平均反應速率為________mol/(L ? min)。
②反應在第2min時改變了條件,改變的條件可能是________ (填編號）。
A 增加O₂的濃度     B.升高溫度   C.減小壓強  D.使用催化劑
(3）將一定量鋁粉和鐵粉的混合物與上述反的稀硝酸充分反應,反應過程中無氣體放出（氧化物產生）。在反應結束后的溶液中，滴加5mol/L的NaOH溶液,所加NaOH溶液(mL)與產生的沉淀的物質的量關系如圖所示則：

EF段反應的離子方程式是_______________;鋁粉與鐵粉的物質的量之比是_____________
硝酸溶液中含HNO₃的物質的量是__________mol。

Answer 1

（1）AC
（2）①0.125   ②C
(3)①Al(OH)₃＋OH^－=AlO₂^－＋2H₂O ②5：3   ③0.52

（1）該可逆反應是氣體系數增大的放熱反應，升溫時平衡左移，NH₃的含量增大，而H₂O的含量減小，AC不正確；加壓平衡左移，NO的含量減小，C正確；加入催化劑可會加快反應速率，但不影響各物質的濃度，D正確；故AC符合題意
（2）①v(NH₃)=0.1mol/(L ? min)，由方程式系數比可知，v(O₂)=0.125mol/(L ? min)
②由所給數據可知，平衡正向移動：由各物質的物質的量可知，氨氣與氧氣轉化的量符合系數比，不可能是由于加入氧氣所致，排除Ａ；升溫平衡左移，排除B：減壓平衡右移，符合題意，而加入催化劑不會影響平衡，排除D；故答案為C
(3)分析圖像可知，在反應結束后的溶液中，包含Fe(NO₃)₃、Al(NO₃)₃及過量的HNO₃，滴加5mol/L的NaOH溶液發生反應：①H^＋＋OH^－=H₂O ②Al^3＋＋3OH^－=Al(OH)₃↓ ③Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓
由于金屬與硝酸反應過程中無氣體放出，且由圖像可看出，DE段無沉淀生成、沉淀也不溶解，說明金屬與硝酸反應的還原產物為硝酸銨，DE段反應為：④NH₄^＋＋OH^－=NH₃·H₂O
隨后，Al(OH)₃溶解：⑤Al(OH)₃＋OH^－=AlO₂^－＋2H₂O
由反應⑤知，Al(OH)₃溶解所耗OH^－的物質的量為=0.05mol，即Al(OH)₃為0.05mol，則由鋁的守恒可知，原金屬混合物中鋁的物質的量為0.05mol
由反應④知，溶液中的NH₄^＋的量為=0.03mol
金屬與硝酸反應過程中，由電子的得失守恒可得（設鐵為n mol）：3n+0.05×3=0.03×(5+3)，則鐵的物質的量為0.03mol
F點所對應的溶液為NaNO₃溶液，由鈉的守恒知NaNO₃的物質的量為5×=0.52mol，則由氮原子的守恒可得，原硝酸溶液中硝酸的物質的量也是0.52mol