硝酸与金属反应时,浓度越稀还原产物价态越低.现用一定量的铝粉与镁粉组成的混合物与100ml硝酸钾溶液与硫酸组成的混合溶液充分反应,反应过程中无任何气体放出,相反应后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液,加入的溶液体积与与产生的沉淀质量的关系如图所示.回答下列问题:
(1)写出铝与混合溶液反应的离子方程式______
(2)参加反应硝酸根离子物质的量为______mol
(3)参加反应的铝与镁的质量之比为______
(4)混合液中硫酸的物质的量的浓度为______mol/L.
(1)硝酸根浓度很低时被氧化的产物是铵根离子,因此无气体放出,镁、铝反应生成金属阳离子,则离子反应分别为4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O,
故答案为:8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O;
(2)由图示可以看出加入氢氧化钠溶液从15.0mL到16.5mL区间内发生的反应是氢氧根离子与铵根离子的反应,
由氮原子守恒可知,铵根离子的物质的量即为原溶液中反应的硝酸根离子的物质的量,
则原溶液中NO3-物质的量是(16.5-15)×10-3L×4mol/L=0.006mol,故答案为:0.006mol;
(3)从图示提示中看出从氢氧化溶液体积16.5mL到18.5mL区间内发生的反应是氢氧化铝与氢氧化钠的反应,氢氧化铝与氢氧化钠等物质的量反应,
由Al~Al3+~Al(OH)3~NaOH,则Al的物质的量为0.008mol,
再由Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓、Al3++3OH-═Al(OH)3↓,
沉淀镁离子和铝离子共消耗氢氧化钠溶液体积(15.0-3.0)mL,
由此可知:沉淀镁离子时消耗的氢氧根离子物质的量为(15.0-3.0)×10-3L×4.00mol/L-8×10-3mol×3=24×10-3mol,镁离子物质的量为1.2×10-2mol,
参加反应的镁与铝的质量之比:8×10-3mol×27g/mol:1.2×10-2mol×24g/mol=3:4,故答案为:3:4;
(4)由4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O可知,
消耗氢离子为0.008mol×
+1.2×10-2mol×30 8
=0.06mol,10 4
图中开始3.0mLNaOH溶液消耗氢离子的物质的量为3×10-3L×4mol/L=0.012mol,
原溶液中硫酸的物质的量为
=0.036mol,0.06mol+0.012mol 2
混合液中硫酸的物质的量的浓度为
=0.36mol/L,故答案为:0.36.0.036mol 0.1L