实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低,最低可以还原到﹣3价.某同学取一定量的铁铝合金与一定量很稀的硝酸充分
实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低,最低可以还原到﹣3价.某同学取一定量的铁铝合金与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出.在反应结束后的溶液中,逐滴加入4mol•L ﹣1 的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示.试回答下列问题:
(1)请写出该合金中铁与硝酸反应的离子方程式 .
(2)图中OC段没有沉淀生成,此阶段发生反应的离子方程式为 .
(3)在DE段,沉淀的物质的量没有变化,则此阶段发生反应的离子方程式为 .
(4)B与A的差值为 mol.
(5)B点对应的沉淀的物质的量为 mol,C点对应的氢氧化钠溶液的体积为 mL.
考点 : 离子方程式的有关计算.
分析: 铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO 3 充分反应,被氧化为Al 3+ 、Fe 3+ ,通过题意,反应始终没有气体生成,可以得出不会有氮的氧化物生成,又有硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低,可以推测N元素由+5变成了﹣3价,由图可得硝酸过量,加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应,再生成沉淀,当沉淀完全后,由图知继续加入氢氧化钠溶液,沉淀量不变,可得与NH 4 + 发生了反应,则随着NaOH的滴加,发生的反应依次有:
①H + +OH ﹣ =H 2 O,
②Fe 3+ +3OH ﹣ =Fe(OH) 3 ↓,Al 3+ +3OH ﹣ =Al(OH) 3 ↓,
③NH 4 + +OH ﹣ ═NH 3 •H 2 O,
④Al(OH) 3 +OH ﹣ =AlO 2 ﹣ +2H 2 O.
(1)金属铁和稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,据此回答;
(2)O→C 之间没有沉淀生成,说明硝酸过量,O→C之间发生的反应酸碱中和反应;
(3)D与E一段沉淀的量没有发生变化,为NH 4 NO 3 和NaOH反应;
(4)E与F之间沉淀的量减少,为Al(OH) 3 溶解在氢氧化钠溶液中,利用发生的化学反应来计算;
(5)沉淀的总量可根据NH 4 + 的量,根据NH 4 + +OH ﹣ ═NH 3 •H 2 O 得出n(NH 4 + ),根据氧化还原反应,N元素由+5价变为﹣3价,而金属都由0价变为+3价,可以运用电子守恒得出金属的物质的量.
铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO 3 充分反应,被氧化为Al 3+ 、Fe 3+ ,通过题意,反应始终没有气体生成,可以得出不会有氮的氧化物生成,又有硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低,可以推测N元素由+5变成了﹣3价,由图可得硝酸过量,加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应,再生成沉淀,当沉淀完全后,由图知继续加入氢氧化钠溶液,沉淀量不变,可得与NH 4 + 发生了反应,则随着NaOH的滴加,发生的反应依次有:
①H + +OH ﹣ =H 2 O,
②Fe 3+ +3OH ﹣ =Fe(OH) 3 ↓,Al 3+ +3OH ﹣ =Al(OH) 3 ↓,
③NH 4 + +OH ﹣ ═NH 3 •H 2 O,
④Al(OH) 3 +OH ﹣ =AlO 2 ﹣ +2H 2 O
(1)根据图示得到的溶液和氢氧化钠反应产生沉淀的情况可以知道,金属铁和稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,反应的离子方程式为:8Fe+30H + +3NO 3 ﹣ =8Fe 3+ +3NH 4 + +9H 2 O,故答案为:8Fe+30H + +3NO 3 ﹣ =8Fe 3+ +3NH 4 + +9H 2 O;
(2)OC之间没有沉淀生成,说明硝酸过量,OC之间发生的反应酸碱中和反应,离子方程式为H + +OH ﹣ ═H 2 O,故答案为:H + +OH ﹣ ═H 2 O;
(3)DE一段沉淀的量没有发生变化,为NH 4 NO 3 和NaOH反应,反应的离子方程式为NH 4 + +OH ﹣ ═NH 3 •H 2 O,故答案为:NH 4 + +OH ﹣ ═NH 3 •H 2 O;
(4)由图可知,EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL﹣34m=2mL,故该计算参加反应的氢氧化钠为0.002L×4mol/L=0.008mol,根据Al(OH) 3 +OH ﹣ =AlO 2 ﹣ +2H 2 O可知,Al(OH) 3 的物质的量为0.008mol,即为B、A的差值,故答案为:0.008;
(5)图中OC段没有沉淀生成,此阶段发生的离子方程式为H + +OH ﹣ =H 2 O;在DE段沉淀的物质的量没有变化,应为NH 4 + 和OH ﹣ 的反应,此阶段发生反应的离子方程式为NH 4 + +OH ﹣ ═NH 3 •H 2 O;根据NH 4 + +OH ﹣ ═NH 3 •H 2 O 得:n(NH 4 + )=(34﹣31)×1

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