Question

12．實驗室將16.8g的鐵跟160mL的一定濃度的熱濃硝酸反應，測得反應后溶液的體積不變，溶液的c（H⁺）=1mol/L，生成的NO₂和NO混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L．請回答：
（1）生成的NO₂在標準狀況下的體積為4.48L．
（2）原濃硝酸的物質(zhì)的量濃度為9.75mol/L．
（3）要使上述反應生成的NO₂和NO混合氣體在NaOH和30%雙氧水的混合溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO₃，請計算至少需要30%雙氧水51克．

Answer 1

分析 （1）硝酸有剩余，F(xiàn)e元素被氧化為Fe（NO₃）₃，計算生成混合氣體總物質(zhì)的量，結(jié)合電子注意守恒列方程計算NO₂和NO各自物質(zhì)的量，進而計算NO₂的體積；
（2）反應N元素存在于Fe（NO₃）₃、NO₂、NO及剩余的HNO₃中，根據(jù)N原子守恒計算原濃硝酸中HNO₃的物質(zhì)的量，進而計算原濃硝酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算需要過氧化氫的物質(zhì)的量，進而計算需要30%雙氧水的質(zhì)量．

解答 解：（1）硝酸有剩余，F(xiàn)e元素被氧化為Fe（NO₃）₃，反應生成的NO₂和NO總物質(zhì)的量為$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，消耗Fe的物質(zhì)的量為$\frac{16.8g}{56g/mol}$=0.3mol，
令NO₂、NO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{x+3y=0.3×3}\end{array}\right.$
解得x=0.3、y=0.2，
NO₂的體積=0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：4.48L；
（2）反應N元素存在于Fe（NO₃）₃、NO₂、NO及剩余的HNO₃中，由Fe元素守恒生成Fe（NO₃）₃為0.3mol，剩余HNO₃物質(zhì)的量為0.16L×1mol/L=0.16mol，
根據(jù)N原子守恒，原濃硝酸中HNO₃的物質(zhì)的量=0.3mol×3+0.5mol+0.16mol=1.56mol，則原濃硝酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{1.56mol}{0.16L}$=9.75mol/L，
故答案為：9.75；
（3）轉(zhuǎn)移電子為0.3mol×3=0.9mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，需要過氧化氫的物質(zhì)的量為$\frac{0.9mol}{2}$=0.45mol，需要30%雙氧水的質(zhì)量為$\frac{0.45mol×34g/mol}{30%}$=51g，
故答案為：51．

點評 本題考查混合物計算、氧化還原反應計算，側(cè)重考查學生分析計算能力，注意原子守恒與電子轉(zhuǎn)移守恒的應用．