Question

4．將一定量的鐵粉加入到裝有100mL某濃度的稀硝酸溶液中充分反應(yīng)．
（1）溶液中剩有a g鐵粉，收集到NO氣體448mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），求：
①寫出所得溶液中溶質(zhì)成分；
②求硝酸的物質(zhì)的量濃度．
（2）向上述固液混合物中逐漸滴加稀硫酸，又有氣體產(chǎn)生，若該氣體為純凈物，遇到空氣變?yōu)榧t棕色，且此時(shí)容器中剩余鐵粉b g（b＞0），
求：①（a-b）最大值；
②當(dāng)（a-b）取最大值時(shí)，確定此時(shí)溶液中溶質(zhì)成分．

Answer 1

分析 （1）①容器中剩有m g的鐵粉，生成硝酸亞鐵；
②硝酸完全反應(yīng)生成硝酸亞鐵與NO，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算NO的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算參加反應(yīng)的n（Fe），由氮元素守恒可知：n（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]+n（NO），再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算；
（2）①a-b的值為加入硫酸后再溶解的金屬鐵的質(zhì)量，根據(jù)反應(yīng)方程式中鐵和硝酸根離子量的關(guān)系計(jì)算即可；
②混合物中逐滴加入稀硫酸，F(xiàn)e先和HNO₃（氫離子由硫酸提供）生成NO，然后是Fe和H₂SO₄反應(yīng)生成H₂，據(jù)此確定溶液中的溶質(zhì)．

解答 解：（1）①容器中剩有m g的鐵粉，所得溶液中的溶質(zhì)為Fe（NO₃）₂，
答：所得溶液中溶質(zhì)成分為Fe（NO₃）₂；
②硝酸完全反應(yīng)生成硝酸亞鐵與NO，NO的物質(zhì)的量=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，參加反應(yīng)的n（Fe）=$\frac{0.02mol×3}{2}$=0.03mol，由氮元素守恒可知：n（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]+n（NO）=2×0.03mol+0.02mol=0.08mol，故原硝酸的物質(zhì)的量濃度=$\frac{0.08mol}{0.1L}$=0.8mol/L，
答：硝酸的物質(zhì)的量濃度為0.8mol•L^-1；
（2）①Fe先和HNO₃（氫離子由硫酸提供）生成NO，關(guān)系為：3Fe～2NO₃^-，溶液中硝酸根離子的物質(zhì)的量是0.08mol-0.02mol=0.06mol，所以消耗鐵的物質(zhì)的量是$\frac{0.06mol×3}{2}$=0.09mol，質(zhì)量是0.09mol×56g/mol=5.04 g，即（a-b）最大值為5.04，
答：（a-b）最大值為5.04；
②向上述固-液混合物中逐滴加入稀硫酸溶液中的反應(yīng)順序?yàn)椋篎e先和HNO₃（氫離子由硫酸提供）生成NO，因?yàn)榇藭r(shí)鐵還是有剩余，所以硝酸根離子被消耗光，硝酸根反應(yīng)完全后，再是Fe和H₂SO₄反應(yīng)生成H₂，此時(shí)溶液中的溶質(zhì)為硫酸亞鐵，
答：此時(shí)溶液中溶質(zhì)成分FeSO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)方程式的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)計(jì)算，側(cè)重對(duì)解題方法技巧與學(xué)生分析解決問(wèn)題能力的考查，注意根據(jù)守恒進(jìn)行解答，難度較大．