Question

11．已知：①稀硝酸有強氧化劑，其還原產(chǎn)物通常為NO氣體；
②鐵可被稀硝酸氧化生成Fe²⁺或Fe³⁺．
現(xiàn)將16.8g鐵粉投入到含b molHNO₃的稀硝酸中，
（1）寫出可能發(fā)生的兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式．
（2）當(dāng)0.8＜b＜1.2時，試分析反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分及物質(zhì)的量．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)鐵足量時，鐵與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵，當(dāng)鐵不足時，二者反應(yīng)生成硝酸鐵，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）先根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算出16.8g鐵的物質(zhì)的量，再根據(jù)反應(yīng)方程式討論反應(yīng)產(chǎn)物完全為硝酸鐵或硝酸亞鐵時需要消耗硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)題中b的范圍確定產(chǎn)物組成，最后列出方程組計算即可．

解答 解：（1）鐵與稀硝酸的反應(yīng)中，當(dāng)當(dāng)鐵足量時，鐵與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、NO氣體和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；當(dāng)鐵不足時，二者反應(yīng)生成硝酸鐵、NO氣體和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+4HNO₃═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，
答：可能發(fā)生的兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O或Fe+4HNO₃═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O；
（2）16.8g鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{16.8g}{56g/mol}$=0.3mol，根據(jù)反應(yīng)方程式3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、Fe+4HNO₃═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O可知，當(dāng)生成的完全為硝酸鐵時，消耗硝酸的物質(zhì)的量為：0.3mol×$\frac{4}{1}$=1.2mol，當(dāng)生成的完全為硝酸亞鐵時，消耗硝酸的物質(zhì)的量為：0.3mol×$\frac{8}{3}$=0.8mol，
由于硝酸的物質(zhì)的量b滿足0.8＜b＜1.2，所以反應(yīng)生成的產(chǎn)物是Fe（NO₃）₂和Fe（NO₃）₃的混合物，
設(shè)反應(yīng)生成Fe（NO₃）₂和Fe（NO₃）₃的物質(zhì)的量分別為x、y，
則：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.3}\\{\frac{8}{3}x+4y=b}\end{array}\right.$，
解得：x=$\frac{3.6-3b}{4}$mol、y=$\frac{3b-2.4}{4}$mol，
答：當(dāng)0.8＜b＜1.2時，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為Fe（NO₃）₂和Fe（NO₃）₃，物質(zhì)的量分別為Fe（NO₃）₂：$\frac{3.6-3b}{4}$mol、Fe（NO₃）₃：$\frac{3b-2.4}{4}$mol．

點評 本題考查了有關(guān)范圍討論的計算、混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)的實質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握討論法、質(zhì)量守恒定律在化學(xué)計算中應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．