Question

硝酸發生氧化還原反應的時候，一般硝酸濃度越稀，對應還原產物中氮的化合物越低．現有一定量的鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀的HNO₃充分反應，反應過程中無任何氣體放出．在反應結束后的溶液中，逐滴加入4mol?L^-1NaOH溶液．所加NaOH溶液的體積（mL）與產生沉淀的物質的量（mol）關系如圖所示：
（1）和鋁粉和鐵粉的混合物反應時，HNO₃對應還原產物為

NH₄NO₃

（填化學式）；
（2）完成下列過程中的離子反應方程式：
O→C

H⁺+OH^-═H₂O

；D→E

NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O

；E→F

Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O

；
（3）B值是多少mol？寫出計算過程．

Answer 1

分析：（1）根據HNO₃的還原產物有N₂O，NO，NO₂，NH₄⁺等，以及反應的曲線變化硝酸的還原產物；
（2）O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，D與E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，E與F之間沉淀的量減少，為Al（OH）₃溶解在氫氧化鈉溶液中，以此書寫離子方程式；
（3）根據曲線的變化判斷出各段反應，根據消耗的氫氧化鈉的體積和反應方程式計算反應后溶液含有鐵離子和鋁離子的物質的量，進而計算沉淀的總量．

解答：解：（1）HNO₃的還原產物有N₂O，NO，NO₂，NH₄⁺等，其中，銨根可以保留在溶液中，且可以與氫氧化鈉反應，D與E一段氫氧化鈉被消耗，但沒有和氫氧化鋁反應，從題干中可以知道，硝酸反應沒有氣體產生，由此可以肯定還原產物為硝酸銨．
故答案為：NH₄NO₃；
（2）O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，
D與E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，反應的離子方程式為，NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，
E與F之間沉淀的量減少，肯定是因為Al（OH）₃溶解在氫氧化鈉溶液中，反應的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）E與F之間沉淀的量減少，為Al（OH）₃溶解在氫氧化鈉溶液中，
其反應方程式為Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
氫氧化鋁與氫氧化鈉物質的量之比為1：1，
EF段的n（NaOH）=4mol/L×2×10^-3L=0.008mol，
Al（OH）₃+NaOH→NaAlO₂+2H₂O
1 mol           1mol
0.008 mol     0.008mol
Al（OH）₃的量是0.008mol，所以Al³⁺也是0.008mol．
所以B與A差值為0.008mol
然后看D與E一段氫氧化鈉被消耗，
但沒有和氫氧化鋁反應，從題干中可以知道
硝酸反應沒有氣體產生，由此可以肯定還原產物為硝酸銨．
DE段分析如下，是NH₄NO₃和NaOH反應
NH₄NO₃～NaOH
1 mol    1mol
n（NH₄NO₃）=n（NaOH）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012mol 所以鐵和鋁開始和硝酸反應的時候生成三價離子，N元素變成銨根離子
鐵離子和鋁離子失去3e，N元素從+5變成-3價得8e
設鐵有xmol，Al離子也是0.008mol，NH₄⁺有0.012mol，根據電子守恒可得：
3x+0.008×3=0.012×8
x=0.024mol，
所以鐵離子有0.024mol，那么氫氧化鐵有0.024mol，氫氧化鋁0.008mol，
則沉淀量最多的時候是0.032mol，
答：B值是0.032mol．

點評：解題是注意兩點：1．有兩種金屬，鋁和鐵，其中氫氧化鋁具有兩性，2．HNO₃的還原產物有N₂O，NO，NO₂，NH₄⁺等，其中，銨根可以保留在溶液中，且可以與氫氧化鈉反應．