Question

甲、乙兩組同學分別對銅、鐵與硝酸的反應進行探究，請你參與并完成對有關問題的解答．
（1）甲組同學采用如右圖所示裝置驗證銅與硝酸的反應．已知儀器a中盛有足量一定濃度的硝酸溶液，試管b中盛有3.2g銅．
①請寫出銅與稀硝酸反應的離子反應方程式______．
②在銅與硝酸的反應中，硝酸所表現出的化學性質主要有______．
③儀器c中收集的氣體主要是______．（填分子式）
④待試管b中反應進行完全，如果向b中液體里加入足量氫氧化鈉溶液，可生成沉淀的質量是______g．
（2）乙組同學對鐵與稀硝酸的反應進行探究．他們用a mol Fe和含有b mol HNO₃的稀硝酸進行實驗，若兩種物質恰好反應都無剩余，且HNO₃只被還原成NO，反應結束后溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺．則
①反應結束后的溶液中NO₃^-的物質的量的取值范圍是______．（用含a的代數式等表示）
②若反應結束后的溶液中Fe³⁺、Fe²⁺的物質的量之比n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺） 為3：1，則b：a的值為______．

Answer 1

解：（1）①銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮、水，反應離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑；
②反應中N元素的化合價部分未變化生成硝酸銅，硝酸表現酸，性部分降低生成氮的氧化物，硝酸表現強氧化性，
故答案為：酸性和強氧化性；
③進入儀器c的氣體為NO₂，NO₂與水反應生成NO，儀器c中收集的氣體主要是NO，故答案為：NO；
④3.2g銅的物質的量為=0.05mol，向b中液體里加入足量氫氧化鈉溶液，銅離子完全轉化為氫氧化銅沉淀，根據銅原子守恒可知n[Cu（OH）₂]=n（Cu）=0.05mol，故m[Cu（OH）₂]=0.05mol×98g/mol=4.9g，故答案為：4.9；
（2）①全部為Fe³⁺時，溶液中NO₃^-的物質的量最大，故NO₃^-的物質的量最大為3amol，全部為Fe²⁺時，溶液中NO₃^-的物質的量最小，故NO₃^-的物質的量最小為3amol，由于溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，故2amol＜n（NO₃^-）＜3amol，
故答案為：2amol＜n（NO₃^-）＜3amol；
②n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）=3：1，則n（Fe³⁺）=amol、n（Fe²⁺）=amol，故溶液中n（NO₃^-）=3n（Fe³⁺）+2n（Fe²⁺）=amol×3+amol×2=mol，由氮原子守恒可知，n（NO）=bmol-mol，根據電子轉移守恒有：amol×3+amol×2=（b-）mol×（5-2），整理得b：a=，
故答案為：．
分析：（1）①銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮、水，據此書寫；
②反應中N元素的化合價部分未變化生成硝酸銅，部分降低生成氮的氧化物；
③進入儀器c的氣體為NO₂，NO₂與水反應生成NO；
④銅完全反應生成硝酸銅，向b中液體里加入足量氫氧化鈉溶液，銅離子完全轉化為氫氧化銅沉淀，根據n=計算銅的物質的量，根據銅原子守恒計算氫氧化銅的物質的量，再根據m=nM計算；
（2）①利用極限法分析解答，全部為Fe³⁺時，溶液中NO₃^-的物質的量最大，全部為Fe²⁺時，溶液中NO₃^-的物質的量最小，據此解答；
②用a表示出溶液中Fe³⁺、Fe²⁺的物質的量，進而用a表示出溶液中NO₃^-的物質的量，根據氮原子守恒用a、b表示出NO的物質的量，根據電子轉移守恒解答．
點評：本題考查硝酸的化學性質、化學計算等，難度中等，注意利用守恒思想與極限法的進行的計算．