已知隨著硝酸濃度的不同，F(xiàn)e與硝酸反應(yīng)會生成NO或NO2；Fe 3+能與Fe發(fā)生下列反應(yīng)：2Fe3++Fe═3Fe2+．現(xiàn)將某鐵塊與50g溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為63%的硝酸溶液發(fā)生反應(yīng)，若反應(yīng)中生成的氣體均完全逸出并全部收集，請通過計算回答下列問題：
（1）若反應(yīng)后，鐵塊全部溶解，硝酸仍有剩余，只收集到NO2氣體，其體積在標準狀況下為3.36L，則參加反應(yīng)的Fe質(zhì)量為
2.8
2.8
 g．
（2）若反應(yīng)后，硝酸完全消耗，鐵塊仍有剩余，收集到的氣體是NO2和NO的混合氣體，其體積在標準狀況下也為3.36L，則參加反應(yīng)的Fe質(zhì)量為
9.8
9.8
 g．
（3）若該鐵塊是表面含有Fe2O3的鐵塊，質(zhì)量為 15g，且該鐵塊與上述硝酸恰好完全反應(yīng)．如果將鐵塊中單質(zhì)Fe的質(zhì)量分數(shù)設(shè)為ω，則ω理論上的最大值是：
46.7%
46.7%
．
分析：（1）反應(yīng)后，鐵塊全部溶解，硝酸仍有剩余，F(xiàn)e被氧化生成Fe（NO3）3，根據(jù)n=
V
Vm
計算NO2的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算n（Fe），再根據(jù)m=nM計算鐵的質(zhì)量；
（2）若反應(yīng)后，硝酸完全消耗，鐵塊仍有剩余，F(xiàn)e被氧化生成Fe（NO3）2，根據(jù)n=
V
Vm
計算NO、NO2的總物質(zhì)的量，根據(jù)氮元素守恒，起酸的作用的硝酸的物質(zhì)的量，參加反應(yīng)的n（Fe）=
1
2
n[Fe（NO3）2]，再根據(jù)m=nM計算參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量；
（3）若該鐵塊是表面含有Fe2O3的鐵塊，與上述硝酸恰好完全反應(yīng)，當反應(yīng)生成Fe（NO3）2與NO時，鐵塊中Fe的質(zhì)量最大，其質(zhì)量分數(shù)最大，發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O、Fe2O3+Fe+6HNO3═3Fe（NO3）2+3H2O，令鐵塊中Fe、Fe2O3的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量與消耗硝酸的物質(zhì)的量列方程計算解答．
解答：解：（1）反應(yīng)后，鐵塊全部溶解，硝酸仍有剩余，F(xiàn)e被氧化生成Fe（NO3）3，
生成NO2的物質(zhì)的量為
3.36L
22.4L/mol
=0.15mol，
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，可知n（Fe）=
0.15mol×(5-4)
3
=0.05mol，
故鐵的質(zhì)量為0.05mol×56g/mol=2.8g，
故答案為：2.8；
（2）若反應(yīng)后，硝酸完全消耗，鐵塊仍有剩余，F(xiàn)e被氧化生成Fe（NO3）2，
NO、NO2的總物質(zhì)的量為
3.36L
22.4L/mol
=0.15mol，
根據(jù)氮元素守恒，起酸的作用的硝酸的物質(zhì)的量為：
50g×63%
63g/mol
-0.15mol=0.35mol，
故參加反應(yīng)的n（Fe）=0.35mol×
1
2
=0.175mol，
參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量0.175mol×56g/mol=9.8g，
故答案為：9.8；
（3）若該鐵塊是表面含有Fe2O3的鐵塊，與上述硝酸恰好完全反應(yīng)，當反應(yīng)生成Fe（NO3）2與NO時，鐵塊中Fe的質(zhì)量最大，其質(zhì)量分數(shù)最大，發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O、Fe2O3+Fe+6HNO3═3Fe（NO3）2+3H2O，
硝酸的物質(zhì)的量為：
50g×63%
63g/mol
=0.5mol，
令鐵塊中Fe、Fe2O3的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
  3Fe+8HNO3 ═3Fe（NO3）2 +2NO↑+4H2O、
（x-y）
8
3
（x-y）
Fe2O3+Fe+6HNO3═3Fe（NO3）2+3H2O，
y     y  6y
所以，
56x+160y=15
8
3
(x-y)+6y=0.5

解得，x=0.125、y=0.05，
故單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)ω理論上的最大值是
0.125mol×56g/mol
15g
×100%=46.7%，
故答案為：46.7%．
點評：本題考查根據(jù)方程式計算的計算，難度中等，（1）（2）中注意根據(jù)守恒進行計算，（3）是易錯點、難點，根據(jù)題目信息判斷發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵．
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相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

隨著大氣污染的日趨嚴重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫（SO2）排放量減少8%，氮氧化物（NOx）排放量減少10%．目前，消除大氣污染有多種方法．
（1）處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx．已知：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ?mol-1
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ?mol-1
．
（2）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）；△H＜0．
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K=
c(N2)?c2(CO2)
c2(CO)?c2(NO)
c(N2)?c2(CO2)
c2(CO)?c2(NO)
．若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖1所示．若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡將
不
不
移動（填“向左”、“向右”或“不”）．20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如圖1所示的變化，則改變的條件可能是
②
②
（填序號）．
①加入催化劑　  ②降低溫度　  ③縮小容器體積　  ④增加CO2的量
（3）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常溫下將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-而實現(xiàn)SO2的處理（總反應(yīng)為2SO2+O2+2H2O═2H2SO4）．已知，含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時，其中一個反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為
2Fe3++SO2+2H2 ═2Fe2++SO42-+4H+
2Fe3++SO2+2H2 ═2Fe2++SO42-+4H+
．
（4）肼（N2H4）用亞硝酸氧化可生成氮的另一種氫化物，該氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分數(shù)為0.977．寫出肼與亞硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式
N2H4+HNO2═NH3+2H2O
N2H4+HNO2═NH3+2H2O
．
（5）如圖2所示裝置可用于制備N2O5，則N2O5在電解池的
陽極
陽極
（填“陽極”或“陰極”）區(qū)生成，其電極反應(yīng)式為
N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+
N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+
．

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科目：高中化學(xué) 來源：2013-2014學(xué)年遼寧省五校協(xié)作體高三上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

隨著大氣污染的日趨嚴重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫(SO2)排放量減少8%，氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前，消除大氣污染有多種方法。

（1）處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。已知：

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=－574kJ·mol­—1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=－1160kJ·mol—1

則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程為                                   。

（2）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化 轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H＜0。        

若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=            。

若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡將       移動（填“向左”、 “向右”或“不”）。

20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如上圖所示的變化，則改變的條件可能是             （填序號）。

①加入催化劑　  ②降低溫度　  ③縮小容器體積　  ④增加CO2的量

（3）肼（N2H4）用亞硝酸（HNO2）氧化可生成氮的另一種氫化物，該氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分數(shù)為0.977。寫出肼與亞硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式                                        。

 

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科目：高中化學(xué) 來源：2012-2013學(xué)年江西省高三上學(xué)期第三次月考化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

隨著大氣污染的日趨嚴重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫(SO2)排放量減少8%，氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前，消除大氣污染有多種方法。

（1）處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。已知：

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=－574kJ·mol­－1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=－1160kJ·mol－1

則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為                         。

（2）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)；△H＜0。若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=          。若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡將       移動（填“向左”、 “向右”或“不”）。

20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如圖11所示的變化，則改變的條件可能是

         （填序號）。

①加入催化劑　  ②降低溫度　  ③縮小容器體積　  ④增加CO2的量

（3）肼（N2H4）用亞硝酸氧化可生成氮的另一種氫化物，該氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分數(shù)為0.977。寫出肼與亞硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式                 。

（4）如圖所示裝置可用于制備N2O5，則生成N2O5的那一極電極反應(yīng)式為            。

 

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

某研究性學(xué)習(xí)小組的兩位同學(xué)欲用濃硝酸來測定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)。已知在反應(yīng)過程中隨著硝酸濃度的降低還原產(chǎn)物中還有NO生成。請根據(jù)兩位同學(xué)的設(shè)計，完成下列問題：

（1）甲同學(xué)取銅銀合金樣品14.0 g加入燒瓶中，向燒瓶中再加入13.0 mol·L-1的硝酸25.0 mL，充分反應(yīng)后測得生成氣體在標準狀況下的體積為2.24 L，反應(yīng)后燒瓶中溶液的H+濃度為1.0 mol·L-1（假設(shè)反應(yīng)后溶液體積不變）。利用以上數(shù)據(jù)甲同學(xué)能得到銅的質(zhì)量分數(shù)嗎？如果能，請寫出計算過程及結(jié)果。

（2）乙同學(xué)向燒瓶中加入物質(zhì)的量為a的銅銀合金樣品和足量濃硝酸，充分反應(yīng)后用排水法測定生成氣體體積為b L(標準狀況下），求銅銀合金中銅的物質(zhì)的量。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組的三位同學(xué)，欲用濃硝酸來測定其銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)。已知：在反應(yīng)過程中，隨著濃硝酸濃度的降低，還原產(chǎn)物中還會有NO生成。請針對這三位同學(xué)的設(shè)計，完成下列問題：

（1）甲同學(xué)取合金樣品14.0 g加入A中，然后將裝置A、B相連，并向A中加入13.0 mol·L-1的硝酸25.0 mL充分反應(yīng)后測得生成氣體的體積為2.24 L(標準狀況下)，及反應(yīng)后容器A中溶液H+濃度為1.0 mol·L-1(假設(shè)反應(yīng)后溶液體積不變)。利用以上數(shù)據(jù)，你認為甲同學(xué)能得到合金中銅的質(zhì)量分數(shù)嗎？如果能，請寫出計算過程及結(jié)果；如果不能，請簡述理由。

（2）乙同學(xué)將裝置A、C相連，向A中加入w g合金樣品和足量濃硝酸充分反應(yīng)，將生成的氣體簡單作了吸收處理后，便向反應(yīng)后的A溶液中加入一種常見試劑，充分反應(yīng)后，再經(jīng)過簡單的實驗操作就達到了目的。請你簡述他的實驗思路。

（3）丙同學(xué)將裝置A、D相連，向A中加入一定質(zhì)量的合金樣品和足量濃硝酸，充分反應(yīng)后用排水集氣法測定了生成氣體的體積，也達到了實驗?zāi)康摹?/p>

①D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________。

②假設(shè)已知合金中Cu、Ag的總物質(zhì)的量為a mol,水洗后氣體的體積是b L(標準狀況下)，則合金中Cu的物質(zhì)的量是___________。（結(jié)果不必簡化）

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