Question

有三份不同質(zhì)量的鐵粉樣品①②③，甲、乙、丙三位同學(xué)各取一份樣品分別與含有0.8molHNO₃的稀硝酸反應(yīng)，反應(yīng)后硝酸和鐵均無剩余，且硝酸的還原產(chǎn)物只有NO．據(jù)此回答下列問題：
（1）甲取樣品①，反應(yīng)后的溶液中鐵只以Fe³⁺離子的形式存在，則樣品①的質(zhì)量為

 

g．
（2）乙取樣品②，反應(yīng)后的溶液中既含有Fe³⁺、又含有Fe²⁺離子，則樣品②的質(zhì)量（設(shè)為ag）范圍是

 

．
（3）丙取樣品③，將其慢慢加入到稀硝酸中，并不斷攪拌，反應(yīng)過程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^-三種離子中的兩種離子的物質(zhì)的量的變化曲線如圖所示，則該曲線表示的是

 

物質(zhì)的量變化的曲線，請你在此圖中再畫出另外種離子的物質(zhì)的量的變化曲線．

Answer 1

考點：化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）設(shè)Fe的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)Fe元素守恒，硝酸鐵的物質(zhì)的量也是xmol，根據(jù)N元素守恒，被還原的硝酸為（0.8-3x）mol，再利用電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算；
（2）利用極限法解答，假定只生成Fe²⁺，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算Fe的質(zhì)量，結(jié)合（1）只生成假Fe³⁺時Fe的質(zhì)量確定a的取值范圍；
（3）最初NO₃^-為0.8mol，故圖中曲線表示NO₃^-物質(zhì)的量的變化；開始硝酸過量，發(fā)生反應(yīng)：Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，硝酸完全反應(yīng)后，發(fā)生反應(yīng)：2Fe（NO₃）₃+Fe=3Fe（NO₃）₂，根據(jù)方程式可知，F(xiàn)e³⁺到達(dá)最大值為0.2mol，F(xiàn)e²⁺的最大值為0.3mol．

解答： 解：（1）設(shè)Fe的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)Fe元素守恒，硝酸鐵的物質(zhì)的量也是xmol，根據(jù)N元素守恒，被還原的硝酸為（0.8-3x）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒：3x=（0.8-3x）×3，解得x=0.2，故Fe的質(zhì)量=0.2mol×56g/mol=11.2g，
故答案為：11.2；
（2）假定只生成Fe²⁺，設(shè)Fe的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)Fe元素守恒，硝酸鐵的物質(zhì)的量也是xmol，根據(jù)N元素守恒，被還原的硝酸為（0.8-2x）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒：2x=（0.8-2x）×3，解得x=0.3，故Fe的質(zhì)量=0.3mol×56g/mol=16.8g，反應(yīng)后的溶液中既含有Fe³⁺、又含有Fe²⁺離子，結(jié)合（1）中計算可知，樣品②的質(zhì)量范圍是：11.2＜a＜16.8，
故答案為：11.2＜a＜16.8；
（3）最初NO₃^-為0.8mol，故圖中曲線表示NO₃^-物質(zhì)的量的變化；
開始硝酸過量，發(fā)生反應(yīng)：Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，0.8mol硝酸完全反應(yīng)時，F(xiàn)e³⁺到達(dá)最大值，由方程式可知，F(xiàn)e³⁺的最大物質(zhì)的量=0.8mol×

1

4

=0.2mol，消耗Fe為0.2mol，
硝酸完全反應(yīng)后，發(fā)生反應(yīng)：2Fe（NO₃）₃+Fe=3Fe（NO₃）₂，根據(jù)方程式可知，F(xiàn)e²⁺的最大物質(zhì)的量=0.2mol×

3

2

=0.3mol，該解得消耗Fe為0.2mol×

1

2

=0.1mol，故Fe³⁺、Fe²⁺離子的物質(zhì)的量變化曲線為：，

故答案為：NO₃^-；．

點評：本題以化學(xué)反應(yīng)圖象形式，考查化學(xué)方程式的計算，明確Fe與硝酸發(fā)生反應(yīng)的情況是關(guān)鍵，注意守恒思想與極限法的應(yīng)用，難度中等．