Question

mg 铁粉与一定量的HNO₃在一定条件下充分反应,将生成的气体与标准状况nL氧气混合,恰好能被水完全吸收,m和n的关系是什么?

Answer 1

假设HNO₃为稀的,铁与HNO₃反应后的价态是+2,

   则有:  3 Fe +8 HNO₃= 3 Fe(NO₃)₂ + 2 NO↑+ 4 H₂O    (1)

         4NO +3O₂ +2H₂O=4HNO₃                     (2)

(1)×2 +(2)得：2Fe + O₂ +4HNO₃= 2Fe(NO₃)₂ +2H₂O

    可改写为 ： 2Fe + O₂ +4HNO₃ =  2FeO + 4HNO₃

             即：  2Fe + O₂ =2FeO

    同理可得 ：  4Fe +3O₂=2Fe₂O₃  问题便得以解决

即 ：当铁被氧化为+2价时，由电子得失守衡得：

   m/56×2=n/22.4×4    n=O.2m

当铁被氧化为=+3价时，由电子得失守衡得：

   m/56×3=n/22.4×4    n=O.3m  

则m与n的关系是：O.2m≤n≤O.3m

解析:

此题看起来,涉及的化学反应相当复杂,因HNO₃的浓度和用量不同,生成Fe(NO₃)₃还是Fe(NO₃)₂不能确定,HNO₃的还原产物是NO还是NO₂也不能确定。所以消耗的氧气也无从下手求出.但是从始态和终态来看,HNO₃的还原产物与氧气混合后,最终还是生成HNO₃,这样消耗的氧气相当于把mg铁粉氧化成+2价或+3价化合物,用极端思考法很容易求出。

此题在解题过程中，巧妙得使用了始态和终态，使复杂的问题简单化。氧化还原反应中，电子得失守衡的使用，避免了繁琐的计算，在应试中赢得了时间，思维训练方面堪称是一道好题。