题目

题型：不详难度：来源：

（8分）将稀硝酸逐滴加入盛有铝铁合金的容器中，当固体恰好完全溶解时，产生标准状况下NO 40.32L，将反应后的溶液平均分成三等份，分别进行如下实验：
（1）第一份溶液中逐滴加入2 mol·L^-1NaOH溶液，至恰好达到最大沉淀，不考虑空气中O₂的氧化，则需加入NaOH溶液的体积为________________。
（2）第二份溶液中边加入NaOH溶液，边在空气中充分搅拌，至恰好达到最大沉淀量，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、称量比第一份重5.1g，则该过程中消耗O₂的物质的量为_______________。
（3）第三份溶液中逐滴加入4 mol·L^-1NaOH溶液，至Al(OH)₃沉淀恰好溶解，消耗NaOH溶液500mL，计算原合金中铝的质量。（写出解题过程）(4分)

答案

（1）900mL或0.9L (2分)   （2）0.075mol(2分)
（3）依据Na原子守恒有：n(NaOH)=n(NaAlO₂)+n(NaNO₃)
n(NaOH)=4mol/L×0.5L×3=6mol    (1分)
依题意硝酸不过量,n(HNO₃)=4n(NO)=4×(40.32L/22.4L/mol)=7.2mol
则，n(NaNO₃)=3/4×7.2mol=5.4mol   (1分)
n(Al)= n(NaAlO₂)=" n(NaOH)" －n(NaNO₃)=6mol－5.4mol=0.6mol   (1分)
m(Al)=0.6mol×27g/mol=16.2g   (1分)
原合金中含铝的质量为16.2g   （此问若学生求出5.4g，可得3分）

解析

试题分析：（1）此容器中发生反应Fe+4HNO₃=Fe(NO₃)₃+NO+2H₂O
Al+4HNO₃=Al(NO₃)₃+NO+2H₂O
Fe(NO₃)₃+3 NaOH= Fe(OH)₃+3NaNO₃
Al(NO₃)₃+3 NaOH= Al(OH)₃+3NaNO₃
还有可能发生：Fe+2 Fe(NO₃)₃= 3Fe(NO₃)₂
Fe(NO₃)₂+2NaOH= Fe(OH)₂+2NaNO₃
依题意硝酸不过量，每份溶液中n(HNO₃)="4n(NO)" ×1/3="4×(40.32L/22.4L/mol)" 1/3
=2.4mol
依据N元素守恒：n(HNO₃)= n(NaNO₃)+ n(NO)
又n(NO)="40.32L/(22.4L/" mol) ×1/3="0.6" mol
n(NaNO₃)="1.8" mol
故 V（NaOH）=" 1.8" mol/2 mol·L^-1 = 0.9L
（2）第二份溶液中加入NaOH溶液的同时在空气中充分搅拌，此时的Fe(OH)₂完全转化为Fe(OH)₃，发生反应   4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃，故沉淀增重的质量是4Fe(OH)₂吸收的氧气和水的质量，即
4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃            △m
32                              68
n(O₂) ×32g/ mol                      5.1g
n(O₂)= 0.075mol