Question

15．将2.8g铁粉与一定量的稀硝酸微热反应，铁粉完全溶解后，共收集到气体约aL（假设装置中无残留，忽略硝酸分解），若将该气体与672mLO₂（气体均为标准状况）混合通入水中恰好溶于水无气体剩余，则a为0.896，溶液中生成的盐的化学式为Fe（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃，反应中消耗的HNO₃的物质的量为0.16mol．

Answer 1

分析 反应生成气体为NO，NO与氧气混合通入水又生成HNO₃，根据电子转移守恒计算NO物质的量，再根据V=nV_m计算NO的体积；纵观整个过程，Fe失去电子等于氧气获得电子物质的量，根据电子转移守恒计算生成的盐中Fe元素化合价，可以确定生成的盐的化学式；根据氮元素守恒计算消耗的HNO₃的物质的量．

解答 解：反应生成气体为NO，NO与氧气混合通入水又生成HNO₃，通入氧气为$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，根据电子转移守恒，NO物质的量为$\frac{0.03mol×4}{5-2}$=0.04mol，则NO的体积为0.04mol×22.4L/mol=0.896L；
纵观整个过程，Fe失去电子等于氧气获得电子物质的量，Fe的物质的量为$\frac{2.8g}{56g/mol}$=0.05mol，根据电子转移守恒，生成的盐中Fe元素化合价为$\frac{0.03mol×4}{0.05mol}$=2.4，故盐中Fe元素化合价为+2、+3价，即生成Fe（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃，设二者物质的量分别为xmol、ymol，则：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.05}\\{2x+3y=0.03×4}\end{array}\right.$，解得x=0.03、y=0.02，
根据氮元素守恒，消耗的HNO₃的物质的量=2n[Fe（NO₃）₂]+3n[Fe（NO₃）₃]+n（NO）=0.03mol×2+0.02mol×3+0.04mol=0.16mol，
故答案为：0.896；Fe（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃；0.16mol．

点评 本题考查氧化还原反应有关计算，侧重考查学生分析计算能力，注意利用电子转移守恒与原子守恒解答．