Question

(10分)有三份不同质量的铁粉样品①②③，甲、乙、丙三位同学各取一份样品分别与含有0.8molHNO₃的稀硝酸反应,反应后硝酸和铁均无剩余，且硝酸的还原产物只有NO。据此回答下列问题：

(1)甲取样品①，反应后的溶液中铁只以Fe³⁺离子的形式存在，则样品①的质量为    g。

(2)乙取样品②，反应后的溶液中既含有Fe³⁺、又含有Fe²⁺离子，则样品②的质量(设为ag)范围是                。

(3)丙取样品③，将其慢慢加入到稀硝酸中，并不断搅拌，反应过程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^—三种离子中的两种离子的物质的量的变化曲线如下图所示，则该曲线表示的是    

物质的量变化的曲线，请你在此图中再画出另外种离子的物质的量的变化曲线。

 

Answer 1

【答案】

(1) 11.2g   (2) 11.2<a<16.8  (3) NO₃^-   

【解析】（1）设Fe的物质的量是x，则生成硝酸铁也是x，所以被还原的硝酸是0.8mol－3x。根据电子的得失守恒可知，3x＝3×（0.8mol－3x），解得x＝0.2mol，所以铁的质量是0.2mol×56g/mol＝11.2g。

（2）如果铁的氧化产物是亚铁离子，则生成硝酸亚铁是2x，所以被还原的硝酸是0.8mol－2x。根据电子的得失守恒可知，2x＝3×（0.8mol－2x），解得x＝0.3mol，所以铁的质量是0.3mol×56g/mol＝16.8g。因此如果是反应后的溶液中既含有Fe³⁺、又含有Fe²⁺离子，则样品②的质量是11.2<a<16.8。

（3）由于最初溶液中NO₃^－的物质的量就是0.8mol，所以曲线表示的是NO₃^－的物质的量变化的曲线；根据反应的方程式Fe＋4HNO₃=Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O、2Fe(NO₃)₃＋Fe=3Fe(NO₃)₂可知，铁离子的最大值是0.2mol。如果继续加入铁，则开始生成亚铁离子，亚铁离子的最大值是0.3mol，因此图像为（见答案）。