Question

【題目】16.8 g Fe 跟一定量濃 HNO3 反應(yīng)，Fe 全部溶解，共收集 NO、NO2 的總體積為 11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，所得溶液中 H＋的物質(zhì)的量為 0.02 mol，請(qǐng)回答：

(1)反應(yīng)中被還原的硝酸為_______________mol。

(2)反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為_______________。

(3)生成的 NO 與 NO2 的物質(zhì)的量之比為__________________。

(4)反應(yīng)后溶液中 NO3－的物質(zhì)的量為___________mol。

(5)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：___________________________。

Answer 1

【答案】0.5 0.9NA 2:3 0.92 3Fe + 14H+ + 5NO3 - === 3Fe3+ + 2NO2↑ + 3NO ↑+7H2O

【解析】

由題意知濃硝酸的量“一定”，鐵跟濃硝酸反應(yīng)時(shí)HNO3被還原為NO2，當(dāng)濃硝酸逐漸變稀后，HNO3被還原為NO。根據(jù)電子得失守恒和元素守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

(1)HNO3被還原的產(chǎn)物是NO和NO2氣體，11.2LNO和NO2混合氣體總物質(zhì)的量==0.5mol，根據(jù)氮元素守恒可知，反應(yīng)中被還原的硝酸物質(zhì)的量為0.5mol。

(2)由題意知最后溶液中仍有H+，說(shuō)明HNO3過(guò)量，16.8gFe全部溶解，說(shuō)明反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)由16.8gFe決定。16.8gFe的物質(zhì)的量==0.3mol，反應(yīng)中每個(gè)Fe原子失去3個(gè)電子，所以0.3molFe失去電子的物質(zhì)的量=0.3mol×3=0.9mol，即反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.9NA。

(3)由反應(yīng)中電子得失守恒可知，生成0.5molNO和NO2混合氣體時(shí)HNO3共得到0.9mol電子，由化合價(jià)變化知HNO3~NO~得3e-，HNO3~NO2~得1e-，設(shè)混合氣體中含有NO和NO2的物質(zhì)的量分別為n(NO)、n(NO2)，有方程式組，解得，因此，生成的NO與NO2的物質(zhì)的量之比為0.2mol:0.3mol=2:3。

(4)反應(yīng)得到的是HNO3和Fe(NO3)3混合溶液，其中HNO3的物質(zhì)的量為0.02mol，F(xiàn)e(NO3)3的物質(zhì)的量為0.3mol，所以反應(yīng)后溶液中NO3－的物質(zhì)的量=0.02mol+0.3mol×3=0.92mol。

(5)根據(jù)上述分析可知，鐵與硝酸反應(yīng)生成Fe3+、NO、NO2和H2O，其中NO與NO2計(jì)量數(shù)之比為2:3，根據(jù)電子得失守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒配平，該反應(yīng)的離子方程式為：3Fe+14H++5NO3 -＝3Fe3++2NO2↑+3NO↑+7H2O。