(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)
(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)
题目分析:(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