Question

鐵與HNO₃作用時，還原產(chǎn)物除與HNO₃濃度有關(guān)外，還與溫度有關(guān)．已知鐵與冷的稀HNO₃反應(yīng)時，主要還原產(chǎn)物為NO氣體；與熱的稀HNO₃反應(yīng)時，主要還原產(chǎn)物為N₂O氣體；當(dāng)HNO₃更稀時，其主要還原產(chǎn)物是NH₄⁺．現(xiàn)有鐵與稀 HNO₃的作用，請分析下圖，回答有關(guān)問題．假設(shè)曲線的各段內(nèi)只有一種還原產(chǎn)物．
（1）0點(diǎn)到a點(diǎn)的還原產(chǎn)物是

 

．
（2）a點(diǎn)到b點(diǎn)的還原產(chǎn)物是

 

，其原因可能是

 

．
（3）試完成b點(diǎn)到c點(diǎn)的反應(yīng)方程式：

 

Fe+

 

HNO₃--

 

Fe（ NO₃）₃+

 

[

 

]+

 

H₂O
（4）反應(yīng)過程中，到達(dá)

 

點(diǎn)時，HNO₃已完全反應(yīng)．
（5）已知達(dá)到d點(diǎn)時反應(yīng)結(jié)束，此時溶液中的主要陽離子是Fe²⁺，則c點(diǎn)和d點(diǎn)參加反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量之比是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)的計算

專題：

分析：根據(jù)題意可知，題給出的圖象可分為兩部分，其一為H⁺濃度隨n（Fe） 的改變情況；其二為產(chǎn)生氣體的體積隨n（Fe）的改變情況，從題給條件知鐵在冷稀HNO₃中生成NO，在熱稀HNO₃中生成N₂O，F(xiàn)e與HNO₃ 反應(yīng)為放熱反應(yīng)：
（1）鐵在冷稀HNO₃中生成NO，開始為冷稀硝酸，所以從o點(diǎn)到a點(diǎn)時的還原產(chǎn)物為 NO；
（2）反應(yīng)放熱，使溶液溫度升高，F(xiàn)e與熱稀HNO₃中生成N₂O，結(jié)合bc段氣體總體積為一定值，ab段產(chǎn)物為N₂O；
（3）bc段氣體總體積為一定值，b點(diǎn)到c點(diǎn)時還原產(chǎn)物為NH₄NO₃，根據(jù)化合價升降配平方程式；
（4）根據(jù)氫離子濃度判斷，氫離子濃度為0時，HNO₃完全反應(yīng)；
（5）cd段 H⁺耗盡無氣體產(chǎn)生，是Fe與Fe（NO₃）₃反應(yīng)Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，d點(diǎn)時，反應(yīng)完全結(jié)束，溶液中n（Fe²⁺）=n_d（Fe），c點(diǎn)溶液中n（Fe³⁺）=n_c（Fe），結(jié)合方程式計算．

解答： 解：（1）從題給條件知鐵在冷稀HNO₃中生成NO，開始為冷稀硝酸，所以從o點(diǎn)到a點(diǎn)時的還原產(chǎn)物為 NO，故答案為：NO；
（2）反應(yīng)放熱，使溶液溫度升高，F(xiàn)e與熱稀HNO₃中生成N₂O，結(jié)合bc段氣體總體積為一定值，b點(diǎn)到c點(diǎn)時還原產(chǎn)物為NH₄⁺，故ab段產(chǎn)物為N₂O，
故答案為：N₂O；反應(yīng)放熱，使溶液溫度升高；
（3）bc段氣體總體積為一定值，b點(diǎn)到c點(diǎn)時還原產(chǎn)物為NH₄NO₃，反應(yīng)中Fe元素化合價由0價升高為+3，N元素化合價由+5價降低為-3，化合價最小公倍數(shù)為24，故Fe的系數(shù)為8、NH₄NO₃的系數(shù)為3，再根據(jù)原子守恒配平方程式為：8Fe+30HNO₃=8Fe（NO₃）₃+3NH₄NO₃+9H₂O，
故答案為：8；30； 8； 3 NH₄NO₃； 9；
（4）由圖象可知，c點(diǎn)是氫離子濃度為0，HNO₃已完全反應(yīng)，故答案為：c；
（5）cd段 H⁺耗盡無氣體產(chǎn)生，是Fe與Fe（NO₃）₃反應(yīng)Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，d點(diǎn)時，反應(yīng)完全結(jié)束，溶液中n（Fe²⁺）=n_d（Fe），c點(diǎn)溶液中n（Fe³⁺）=n_c（Fe），由方程式Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可知比n_c（Fe）：n_d（Fe）=2：3，
故答案為：2：3．

點(diǎn)評：本題考查硝酸的性質(zhì)、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)圖象計算、氧化還原反應(yīng)等，難度中等，根據(jù)題目信息結(jié)合圖象判斷各段發(fā)生的反應(yīng)是解題的關(guān)鍵．