Question

13．向盛有400mL某濃度稀HNO₃的大燒杯中加入Wg鐵粉，充分反應(yīng)后，鐵粉質(zhì)量減少16.8g，再往燒杯中加入V mL 4mol•L^-1的稀硫酸，充分反應(yīng)后，鐵粉質(zhì)量又減少8.4g，此時鐵粉仍有剩余，（假設(shè)稀HNO₃只被還原為NO）
（1）寫出題中鐵粉與稀HNO₃反應(yīng)的離子方程式3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，通過計算得出所用的稀HNO₃的物質(zhì)的量濃度為2mol•L^-1，加稀H₂SO₄之前，溶液中剩余的NO₃^-的物質(zhì)的量為0.6mol．
（2）加入4mol•L^-1的稀硫酸的體積V=50mL
（3）若硫酸足量，要使反應(yīng)有H₂產(chǎn)生，W的取值范圍是W＞67.2．

Answer 1

分析 （1）稀HNO₃只被還原為NO，F(xiàn)e粉有剩余，則Fe與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、NO與水；
消耗16.8g Fe時，溶液中HNO₃完全反應(yīng)，根據(jù)3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O計算HNO₃、Fe（NO₃）₂的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算原硝酸的濃度、加稀H₂SO₄之前溶液中剩余的NO₃^-的物質(zhì)的量；
（2）加入硫酸發(fā)生反應(yīng)：3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，結(jié)合消耗的Fe計算氫離子物質(zhì)的量，可得加入硫酸的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算硫酸溶液的體積；
（3）硝酸根完全轉(zhuǎn)化為NO后，F(xiàn)e有剩余，剩余的Fe與硫酸反應(yīng)生成氫氣，結(jié)合原溶液中硝酸根離子物質(zhì)的量、離子方程式計算．

解答 解：（1）稀HNO₃只被還原為NO，F(xiàn)e粉有剩余，則Fe與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、NO與水，反應(yīng)離子方程式為：3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，
消耗16.8g Fe的物質(zhì)的量為$\frac{16.8g}{56g/mol}$=0.3mol，則：
 3 Fe+8 HNO₃=3 Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
 3     8       3
0.3mol 0.8mol 0.3mol
所用的稀HNO₃的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.8mol}{0.4L}$=2mol•L^-1，加稀H₂SO₄之前，溶液中剩余的NO₃^-的物質(zhì)的量為0.3mol×2=0.6mol，
故答案為：3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O；2；0.6；
（2）加入硫酸后又溶解Fe的物質(zhì)的量為$\frac{8.4g}{56g/mol}$=0.15mol，
3 Fe+2 NO₃^-+8 H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O
3           8
0.15mol    n（H⁺）
n（H⁺）=$\frac{0.15mol×8}{3}$=0.4mol，
則加入硫酸的物質(zhì)的量為$\frac{0.4mol}{2}$=0.2mol，故加入4mol•L^-1的稀硫酸的體積V=$\frac{0.2mol}{4mol/L}$=0.05L=50mL，
故答案為：50mL；
（3）硝酸根完全轉(zhuǎn)化為NO后，F(xiàn)e有剩余，剩余的Fe與硫酸反應(yīng)生成氫氣，設(shè)硝酸根完全轉(zhuǎn)化為NO時消耗Fe為xmol，則：
3 Fe+2 NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O
3     2
xmol  0.8mol
所以3：2=xmol：0.8mol，解得x=1.2，故Fe的質(zhì)量應(yīng)大于1.2mol×56g/mol=67.2g，即W＞67.2，
故答案為：W＞67.2．

點(diǎn)評 本題考查混合物計算、化學(xué)方程式有關(guān)計算，關(guān)鍵是明確發(fā)生的反應(yīng)，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，容易認(rèn)為加入VmL硫酸時硝酸根完全反應(yīng)，而導(dǎo)致錯誤答案．