Question

將8.4g的鐵粉加入100mL 15mol/L濃硝酸中，加熱，充分反應(yīng)后放出標(biāo)況下氣體A 6.72L（NO₂和NO），得到溶液B，產(chǎn)生的NO₂和NO的體積比為

 

，使A全部被水吸收，需要的氧氣在標(biāo)況下的體積為

 

（假設(shè)沒(méi)有損失）向溶液B中加入1.6mol/L的NaOH溶液至Fe³⁺沉淀完全，則加入NaOH體積為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：硝酸的化學(xué)性質(zhì),化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：n（Fe）=

8.4g

56g/mol

=0.15mol，n（HNO₃）=15mol/L×0.1L=1.5mol，F(xiàn)e+6HNO₃（濃）=Fe（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O
Fe+4HNO₃（濃）=Fe（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O
根據(jù)方程式知，無(wú)論生成鐵離子還是亞鐵離子，F(xiàn)e和硝酸之間的物質(zhì)的量之比都小于1：1，實(shí)際上Fe和硝酸的物質(zhì)的量之比為1：10，則硝酸有剩余，則Fe被氧化生成鐵離子，
氮氧化物的物質(zhì)的量=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)為Fe（NO₃）₃，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算二氧化氮和NO體積之比，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算需要氧氣體積，根據(jù)Fe原子守恒、方程式計(jì)算需要?dú)溲趸�鈉體積．

解答： 解：n（Fe）=

8.4g

56g/mol

=0.15mol，n（HNO₃）=15mol/L×0.1L=1.5mol，F(xiàn)e+6HNO₃（濃）=Fe（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O
Fe+4HNO₃（濃）=Fe（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O
根據(jù)方程式知，無(wú)論生成鐵離子還是亞鐵離子，F(xiàn)e和硝酸之間的物質(zhì)的量之比都小于1：1，實(shí)際上Fe和硝酸的物質(zhì)的量之比為1：10，則硝酸有剩余，則Fe被氧化生成鐵離子，
氮氧化物的物質(zhì)的量=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)為Fe（NO₃）₃，
設(shè)生成NO的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得0.15mol×3=3xmol+（0.3-x）mol×1，x=0.075，二氧化氮的物質(zhì)的量為0.225mol，
相同條件下，氣體體積之比等于其物質(zhì)的量之比，所以二氧化氮和NO的物質(zhì)的量之比=0.225mol：0.075mol=3：1；
二氧化氮、一氧化氮和氧氣與水反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為硝酸，氧氣得到電子與二氧化氮、NO失電子的物質(zhì)的量相等，也等于Fe失去電子數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知，氧氣體積=

0.15mol×3

4

×22.4L/mol=2.52L；
鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)離子方程式為Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，
設(shè)加入氫氧化鈉溶液體積為yL，
Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，
1mol 3mol
0.15mol1.6ymol
1mol：3mol=0.15mol：1.6ymol
y=

3×0.15

1×1.6

=0.281，則氫氧化鈉體積為281mL，
故答案為：3：1；2.52L；281mL．

點(diǎn)評(píng)：本題以硝酸為載體考查化學(xué)方程式的計(jì)算，正確推斷溶液中的溶質(zhì)是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，題目難度中等．