Question

（12分）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）寫出反應過程中的離子反應方程式：

OC段                                     ，

DE段                                            ，

EF段___________________________________    __________。

（2）硝酸溶液的物質的量濃度為               mol·L^－1

（3）B的值為_________mol，C的值為           mL。

【解析】由題意知，金屬與硝酸反應時，硝酸的還原產物為NH₄NO₃，由圖又可看出金屬與硝酸反應后，硝酸是過量的，故金屬的氧化產物為Fe(NO₃)₃、Al(NO₃)₃。圖中：①O→C：H^＋＋OH^－===H₂O；②C→88：R^3＋＋3OH^－===R(OH)₃↓(R代表Fe或Al)；③88→94：NH＋OH^－===NH₃·H₂O；④94→104：Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O。由④知n[Al(OH)₃]＝0.01 L×4 mol·L^－1＝0.04 mol＝n(Al)。由③知，n(NH₄NO₃)＝0.006 L×4 mol·L^－1＝0.024 mol，根據反應中得失電子相等的原則得：3n(R^3＋)＝0.024×8＝0.192 mol，則n(R^3＋)＝0.064 mol＝n(合金)，故混合物中n(Fe)＝0.024mol。0→88 mL中，用于沉淀金屬離子的OH^－有0.064 mol×3＝0.192 mol，故C點：(0.088 L×4 mol·L^－1－0.192 mol)÷4 mol·L^－1＝0.04 L，即40 mL。據原子守恒可知硝酸的物質的量是0.094L×4mol/L＝0.376mol。其濃度是3.76mol/L。

 

Answer 1

   （1）H^＋+OH^－=H₂O，（2分）NH₄^＋+OH^－=NH₃·H₂O, （2分）

Al(OH)₃+ OHˉ =AlO₂ˉ+2H₂O（2分）。

（2）1．48mol·L^－1（2分）

（3）0．064mol，（2分） 40mL。