Question

將一定質量的鐵粉加入到裝有100mL某濃度的稀硝酸溶液中充分反應．容器中剩有m g鐵粉，收集到NO氣體448mL（標準狀況下）．
（1）原硝酸溶液的物質的量濃度為

 

mol?L^-1．
（2）向上述固-液混合物中逐滴加入稀硫酸直到鐵粉完全溶解，測得所產生的氣體平均相對分子質量為16，則m的值為

 

g．

Answer 1

考點：硝酸的化學性質,氧化還原反應的計算

專題：氮族元素

分析：（1）鐵粉有剩余說明硝酸完全反應，鐵粉與硝酸反應生成的產物為硝酸亞鐵和一氧化氮和水，依據方程式計算解答；
（2）向上述固-液混合物中逐滴加入稀硫酸直到鐵粉完全溶解，測得所產生的氣體平均相對分子質量為16，說明氣體為NO、氫氣的混合氣體，溶液中硝酸根完全反應，溶質為硫酸亞鐵，根據N元素守恒計算兩個過程中NO的總物質的量，進而計算加入硫酸后生成n（NO），根據平均相對分子質量計算n（氫氣），依據氧化還原反應中得失電子數守恒，Fe轉化為亞鐵離子失去的電子數等于生成NO、氫氣獲得的電子數，根據電子轉移守恒計算n（Fe），再根據m=nM計算其質量．

解答： 解：（1）將一定質量的鐵粉加入到裝有100mL某濃度的稀硝酸溶液中充分反應．容器中剩有m g鐵粉，則該過程中發(fā)生的反應是：3Fe+8HNO₃（�。�=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO氣體的物質的量為=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol則：
3Fe+8HNO₃（�。�=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
      8                   2
      n（HNO₃）            0.02mol          
  n（HNO₃）=

0.02mol×8

2

=0.08mol，所以硝酸的濃度 c（HNO₃）=

0.08mol

0.1L

=0.8mol?L^-1，
故答案為：0.8；
（2）有題意得，加入硫酸直到鐵粉完全溶解，產生的氣體為NO、氫氣的混合氣體，溶液中硝酸根完全反應，溶質為硫酸亞鐵，NO₃^-最終全部轉化為NO，根據N元素守恒可知兩個過程中產生的NO的總物質的量=0.08mol，故加入硫酸后生成n（NO）=0.08mol-0.02mol=0.06mol，令生成氫氣的物質的量為x mol，
依據氣體平均相對分子質量為16，可知

0.06mol×30g/mol+2g/mol×x

0.06mol+x

=16g/mol，解得x=0.06mol，
上述兩個過程中，依據氧化還原反應得失電子守恒規(guī)律可知：Fe轉化為亞鐵離子失去的電子數等于等于生成NO、氫氣獲得的電子數之和，所以：
n（Fe）×2=0.03mol×2+0.08mol×3，
解得n（Fe）=0.15mol，Fe的質量=0.15mol×56g/mol=8.4g，
故答案為：8.4．

點評：本題考查了有關硝酸的計算，題目難度中等，明確反應的實質，結合原子個數、氧化還原反應中得失電子守恒即可解答．