Question

2.80g铁与100mL稀硝酸混合后充分反应，产生气体为NO，反应后铁、硝酸均无剩余．向反应后的溶液中加入100mL0.2mol?L^-1的碘化钾溶液，恰好将溶液中的Fe³⁺全部还原．求原硝酸溶液的物质的量浓度．

Answer 1

解：参加反应的硝酸有2个作用，起氧化剂作用，被还原为NO，起酸的作用，生成铁的硝酸盐．2.80g铁的物质的量为=0.05mol，由2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂可知溶液中n（Fe³⁺）=n（I^-）=0.1L×0.2mol?L^-1=0.02mol，
所以生成铁的硝酸盐为Fe（NO₃）₃和Fe（NO₃）₂，
n[Fe（NO₃）₃]=n（I^-）=0.020mol，
n[Fe（NO₃）₂]=n（Fe）-n[Fe（NO₃）₃]=0.05mol-0.02mol=0.03mol．
根据电子守衡：n[Fe（NO₃）₃]×3+n[Fe（NO₃）₂]×2=n（NO）×3
即：0.020mol×3+0.030mol×2=n（NO）×3
所以n（NO）=0.040mol
根据氮元素守衡：n（HNO₃）=n（NO）+n[Fe（NO₃）₃]×3+n[Fe（NO₃）₂]×2
=0.040mol+0.020mol×3+0.030mol×2=0.16mol
所以原硝酸溶液的物质的量浓度c（HNO₃）==1.6mol/L．
答：原硝酸溶液的物质的量浓度1.6mol/L．
分析：参加反应的硝酸有2个作用，起氧化剂作用，被还原为NO，起酸的作用，生成铁的硝酸盐．2.80g铁的物质的量为=0.05mol，由2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂可知溶液中n（Fe³⁺）=n（I^-）=0.1L×0.2mol?L^-1=0.02mol，所以生成铁的硝酸盐为Fe（NO₃）₃和Fe（NO₃）₂，n[Fe（NO₃）₃]=n（I^-）=0.020mol，
n[Fe（NO₃）₂]=n（Fe）-n[Fe（NO₃）₃]=0.05mol-0.02mol=0.03mol．根据电子转移守恒计算生成的NO的物质的量，由氮元素守恒可知参加反应的硝酸n（HNO₃）=n（NO）+n[Fe（NO₃）₃]×3+n[Fe（NO₃）₂]×2．再根据物质的量浓度定义计算．
点评：考查氧化还原反应的计算，难度中等，判断硝酸盐是解题关键，判断出硝酸盐后可利用常规解法解答，比较麻烦容易出错，本题利用原子守恒、电子转移守恒进行解答，注意氧化还原反应中守恒思想的运用．