Question

将10g铁粉置于40mlHNO₃溶液中，微热，反应过程中随着HNO₃浓度的降低生成气体的颜色由红棕色变为无色（只考虑NO）．充分反应后，溶液中还残留4.4g固体，且产生的混合气体恰好可用100ml 1.5mol?L^-1的NaOH溶液处理完全．
（1）求该反应中被还原和未被还原的HNO₃的物质的量之比．
（2）求原HNO₃溶液物质的量浓度．
（3）求NO、NO₂体积比．

Answer 1

【答案】分析：将10g铁粉置于40mlHNO₃溶液中，发生的反应有：Fe+6HNO₃（浓）Fe（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O，3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
反应后铁过量，则继续发生：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，最后得到溶液为Fe（NO₃）₂，
反应的铁的质量为：10g-4.4g-5.6g，参加反应的NaOH的物质的量为0.1L×1.5mol/L=0.15mol，根据反应的有关方程式计算．
解答：解：（1）反应的铁的质量为：10g-4.4g-5.6g，则n（Fe）==0.1mol，
将10g铁粉置于40mlHNO₃溶液中，发生的反应有：Fe+6HNO₃（浓）Fe（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O，
3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+NO↑+4H₂O，反应后铁过量，则继续发生：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，最后得到溶液为Fe（NO₃）₂，
所以，未被还原的HNO₃的物质的量为n（HNO₃）=2n（Fe）=2×0.1mol=0.2mol，
参加反应的NaOH的物质的量为0.1L×1.5mol/L=0.15mol，与反应生成的气体生成NaNO₂，
则被还原的硝酸的物质的量为：n（HNO₃）=n（NaOH）=0.15mol，
所以该反应中被还原和未被还原的HNO₃的物质的量之比为：0.15mol：0.2mol=3：4，
答：该反应中被还原和未被还原的HNO₃的物质的量之比为3：4；
（2）40mlHNO₃溶液中n（HNO₃）=0.15mol+0.2mol=0.35mol，
则：c（HNO₃）==8.75mol/L，
答：原HNO₃溶液物质的量浓度为8.75 mol/L；
（3）设混合气体中NO为xmol，NO₂为ymol，
则有：
解之得：
相同条件下，气体的物质的量之比等于体积之比：则
=，
答：NO、NO₂体积比为1：5．
点评：本题考查化学方程式的有关计算，题目难度不大，注意有关反应方程式的书写，从守恒的角度解答．