Question

【題目】實驗研究發現，金屬與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。現有一定量的鋁粉和鐵粉的混合物與足量很稀的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出．在反應結束后的溶液中逐滴加入5mol/L NaOH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，下列說法不正確的是（ ）

A．稀硝酸與鋁粉、鐵粉反應，其還原產物為硝酸銨

B．b點與a點的差值為0.05 mol

C．c點對應NaOH溶液的體積為40 mL

D．樣品中鋁粉和鐵粉的物質的量之比為10:9

Answer 1

【答案】D

【解析】

試題分析：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO3充分反應，被氧化為Al3+、Fe3+，通過題意，反應始終沒有氣體生成，可以得出不會有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低，可以推測N元素由+5變成了-3價，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，再生成沉淀，當沉淀完全后，由圖知繼續加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH4+發生了反應，則隨著NaOH的滴加，發生的反應依次有：

①H++OH-=H2O，②Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，Al3++3OH-=Al（OH）3↓，

③NH4++OH-═NH3?H2O，④Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O，

b與a的差值為氫氧化鋁的物質的量，由圖可知，ef段消耗的氫氧化鈉溶液為104mL-94m=10mL，故該階段參加反應的氫氧化鈉為0.01L×5mol/L=0.05mol，根據Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O可知，Al（OH）3的物質的量為0.05mol，根據鋁元素守恒，故混合金屬中n（Al）=0.05mol，由圖可知，de段消耗的氫氧化鈉的體積為94mL-88mL=6mL，故該階段參加反應的氫氧化鈉為0.006L×5mol/L=0.03mol，根據NH4++OH-═NH3?H2O 可知，計算溶液中n（NH4+）=0.03ml，根據電子轉移守恒有，3n（Fe）+3n（Al）=8n（NH4+），即3n（Fe）+3×0.05mol=8×0.03mol，解得n（Fe）=0.03mol，由反應過程可知，到加入氫氧化鈉為88mL時，溶液中溶質為硝酸鈉與硝酸銨，n（NH4NO3）=n（NH4+）=0.03mol，根據鈉元素守恒，可知n（NaNO3）=n（NaOH）=0.088L×5mol/L=0.44mol，根據氮元素守恒計算原硝酸溶液中n（HNO3）=n（NaNO3）+2n（NH4NO3）=0.44mol+0.03mol×2=0.5mol，而c點溶液為NaNO3、NH4NO3、Fe（NO3）3、Al（NO3）3，根據氮元素守恒n′（NaNO3）+2n（NH4NO3）+3n[Fe（NO3）3]+3n[Al（NO3）3]=n（HNO3），故c點溶液中n′（NaNO3）=0.5mol-0.03mol×2-0.03mol×3-0.05mol×3=0.2mol，故c點加入NaOH的物質的量=0.2mol，

A．由上述分析可知，稀硝酸與鋁粉、鐵粉反應，其還原產物為硝酸銨，故A正確；

B．由上述分析可知，b與a的差值=n[Al（NO3）3]=0.05mol，故B正確；

C．由上述分析可知，c點對應NaOH溶液的體積==0.04L=40mL，故C正確；

D．由上述分析可知，混合金屬中n（Al）=0.05mol、n（Fe）=0.03mol，樣品中鋁粉和鐵粉的物質的量之比為5：3，故D錯誤。