Question

7．將10g鐵粉置于40mL較濃的硝酸中，微熱完全反應(yīng)時，收集到NO₂和NO混合氣體1792mL（標準狀況下），還殘留4.4g固體．求：
（1）該反應(yīng)中被還原的硝酸和未被還原的硝酸的物質(zhì)的量之比；
（2）原硝酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）NO₂和NO的體積比；
（4）寫出總的化學(xué)方程式．

Answer 1

分析 （1）溶于中殘留固體為Fe，硝酸完全反應(yīng)，F(xiàn)e與硝酸反應(yīng)生成Fe（NO₃）₂NO、NO₂，未被還原的硝酸轉(zhuǎn)化為Fe（NO₃）₂，由Fe原子守恒可知Fe（NO₃）₂的物質(zhì)的量，被還原的硝酸轉(zhuǎn)化為NO、NO₂，再根據(jù)N原子守恒計算；
（2）根據(jù)N原子守恒計算HNO₃的物質(zhì)的量，進而計算原HNO₃溶液物質(zhì)的量濃度；
（3）根據(jù)總體積、電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算各自物質(zhì)的量，相同條件下物質(zhì)的量比等于體積比；
（4）結(jié)合原子、電子守恒書寫化學(xué)反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）溶于中殘留固體為Fe，硝酸完全反應(yīng)，F(xiàn)e與硝酸反應(yīng)生成Fe（NO₃）₂NO、NO₂，未被還原的硝酸轉(zhuǎn)化為Fe（NO₃）₂，
由Fe原子守恒可知n[Fe（NO₃）₂]=$\frac{10g-4.4g}{56g/mol}$=0.1mol，則n_未被還原（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]=0.2mol，被還原的硝酸轉(zhuǎn)化為NO、NO₂，n_被還原（HNO₃）=n（NO+）+n（NO₂）=$\frac{1.792L}{22.4L/mol}$=0.08mol，故反應(yīng)中被還原和未被還原的HNO₃的物質(zhì)的量之比為：0.08mol：0.2mol=2：5，
答：反應(yīng)中被還原和未被還原的HNO₃的物質(zhì)的量之比為2：5；
（2）根據(jù)N原子守恒，n（HNO₃）=n_未被還原（HNO₃）+n_被還原（HNO₃）=0.2mol+0.08mol=0.28mol，則原HNO₃溶液物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.28mol}{0.04L}$=7mol/L，
答：原HNO₃溶液物質(zhì)的量濃度為7mol/L；
（3）令混合氣體中NO為xmol，NO₂為ymol，
則有：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.08}\\{3x+y=0.1×2}\end{array}\right.$，
解得x=0.06、y=0.02
故標況下V（NO）=0.06mol×22.4L/mol=1.344L
V（NO₂）=0.02mol×22.4L/mol=0.448L，
NO₂和NO的體積比等于物質(zhì)的量比，均為0.02mol：0.06mol=1：3，
答：NO₂和NO的體積比為1：3；
（4）由上述分析可知，F(xiàn)e與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、NO₂、NO、水，結(jié)合原子、電子守恒可知反應(yīng)為5Fe+14HNO₃=5Fe（NO₃）₂+NO₂↑+3NO↑+7H₂O，
答：總反應(yīng)為5Fe+14HNO₃=5Fe（NO₃）₂+NO₂↑+3NO↑+7H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)的計算，為高頻考點，把握發(fā)生的反應(yīng)、電子、原子守恒為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，注意守恒法應(yīng)用，題目難度不大．