Question

單質(zhì)鐵溶于一定濃度的硝酸中反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
aFe+bNO₃^-+cH⁺=dFe²⁺+fFe³⁺+gNO↑+hN₂O↑+kH₂O（化學(xué)計(jì)量數(shù)均為正整數(shù)）
（1）c、g、h 的關(guān)系式是

 

．
（2）b、c、d、f 的關(guān)系式是

 

．
（3）d、f、g、h 的關(guān)系式是

 

．
（4）若a=12，鐵和硝酸恰好完全反應(yīng)，則b的取值范圍是

 

，c的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)方程式的配平

專題：氧化還原反應(yīng)專題

分析：（1）根據(jù)N原子守恒推出b=g+2h解答；
（2）四個(gè)系數(shù)均表示離子，所以應(yīng)運(yùn)用離子電荷守恒解答；
（3）四個(gè)系數(shù)表示氧化產(chǎn)物（代表還原劑）和還原產(chǎn)物（代表氧化劑）的系數(shù)，可運(yùn)用得失電子守恒解答；
（4）采用極限思維法，求b和c的取值范圍．
b表示起氧化劑作用的硝酸系數(shù)，b的最小值應(yīng)是每個(gè)鐵原子失電子數(shù)最少，而每個(gè)硝酸根離子得電子數(shù)最多；b的最大值應(yīng)是每個(gè)鐵原子失電子數(shù)最多，但每個(gè)硝酸根離子得電子數(shù)最少；
c表示H⁺的系數(shù)，即表示起酸性的硝酸的系數(shù)與做氧化劑的系數(shù)之和，c的最小值應(yīng)是每個(gè)鐵原子失電子數(shù)最少，而每個(gè)硝酸根離子得電子數(shù)最多；c的最大值應(yīng)是每個(gè)鐵原子失電子數(shù)最多，但每個(gè)硝酸根離子得電子數(shù)最少．

解答： 解：（1）根據(jù)N原子守恒推出b=g+2h，由電荷守恒得c-b=2d+3f，由得失電子相等得2d+3f=3g+8h可知，c-b=3g+8h，將b=g+2h帶入，可得c=4g+10h，
故答案為：c=4g+10h；
（2）根據(jù)電荷守恒，反應(yīng)前后離子所帶電荷相等，所以c-b=2d+3f，
故答案為：c-b=2d+3f；
（3）鐵做還原劑被氧化為Fe²⁺、Fe³⁺，硝酸根做氧化劑被還原為NO、N₂O，根據(jù)得失電子相等，所以2d+3f=（5-2）g+2h（5-1），即2d+3f=3g+8h，
故答案為：2d+3f=3g+8h；
（4）b表示起氧化劑作用的硝酸系數(shù)，
b的最小值應(yīng)是每個(gè)鐵原子失電子數(shù)最少，而每個(gè)硝酸根離子得電子數(shù)最多，即Fe→Fe²⁺，NO₃^-→N₂O，根據(jù)得失電子相等，所以12×2=b×4，即b=6，故最小值b=6．
b的最大值應(yīng)是每個(gè)鐵原子失電子數(shù)最多，但每個(gè)硝酸根離子得電子數(shù)最少，即Fe→Fe³⁺，NO₃^-→NO，根據(jù)得失電子相等，所以，12×3=b×3，即b=12，故最大值b=12，因此6＜b＜12，
c表示H⁺的系數(shù)，即表示起酸性的硝酸的系數(shù)與做氧化劑的系數(shù)之和，起酸性的硝酸的系數(shù)等于Fe²⁺或Fe³⁺帶的正電荷數(shù)．起氧化劑的硝酸系數(shù)，前面已算出．
c的最小值應(yīng)是每個(gè)鐵原子失電子數(shù)最少，而每個(gè)硝酸根離子得電子數(shù)最多，即Fe→Fe²⁺，NO₃^-→N₂O，c的最小值為：6+12×2=30，
c的最大值應(yīng)是每個(gè)鐵原子失電子數(shù)最多，但每個(gè)硝酸根離子得電子數(shù)最少，即Fe→Fe³⁺，NO₃^-→NO，c的最大值為：12+12×3=48，所以30＜c＜48．
故答案為：6＜b＜12；30＜c＜48；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查采用極限思維法確定取值范圍，綜合性高，難度較大，關(guān)鍵在于極端值的確定．