Question

20．将1.68g铁粉投入100mL稀硝酸中，两物质恰好完全反应，硝酸的还原产物全部是NO．向反应后的溶液中加入一定量的NaOH溶液，恰好使铁元素完全转化为沉淀，过滤，将滤渣放置较长时间后洗涤、干燥、灼烧、称重，得固体ag．
（1）a的值是2.4．
（2）此硝酸的物质的量浓度范围是0.8 mol/L≤C（HNO₃）≤1.2 mol/L
（3）假如反应中放出NO的体积（标况下）为582.4mL，若向铁与硝酸反应后的溶液中继续加入铁屑，该溶液还能溶解的铁的质量为0.504g；
（4）若用氢氧化钠饱和溶液去沉淀铁与硝酸反应后溶液中的全部铁元素，至少需要取该氢氧化钠饱和溶液4mL．（已知：25℃时，氢氧化钠的溶解度为118g，氢氧化钠饱和溶液的密度为1.44g/cm³）

Answer 1

分析 （1）铁与稀硝酸反应生成的不管是二价的铁还是三价的铁，再与氢氧化钠溶液反应并放置较长时间后洗涤、干燥、灼烧、称重，得固体为氧化铁；
（2）完全生成硝酸铁时消耗的硝酸最多，完全生成硝酸亚铁时消耗的硝酸最少；
（3）根据生成硝酸亚铁时转移的电子数计算生成582.4mLNO时还能转移多少电子即可解答；
（4）根据w=$\frac{s}{100+s}$计算氢氧化钠的溶液质量分数，根据c=$\frac{1000ρω}{M}$计算氢氧化钠溶液物质的量浓度

解答 解：（1）铁与稀硝酸反应生成的不管是二价的铁还是三价的铁，再与氢氧化钠溶液反应并放置较长时间后洗涤、干燥、灼烧、称重，得固体为氧化铁，根据铁元素守恒，生成的氧化铁质量m=$\frac{1.68g}{56g/mol}$=0.03mol，所以氧化铁的物质的量为：0.015mol，质量为：0.015mol×160g/mol=2.4g，故答案为：2.4；
（2）1.68g铁粉物质的量n=$\frac{1.68g}{56g/mol}$=0.03mol，完全生成硝酸铁时消耗的硝酸最多，假设生成的NO为xmol，根据得失电子守恒，0.03×3=（5-2）x，解得x=0.03，则消耗的硝酸为0.03×3+0.03=0.12mol，硝酸浓度为$\frac{0.12mol}{0.1L}$=1.2mol/L，
完全生成硝酸亚铁时消耗的硝酸最少，假设生成的NOymol，根据得失电子守恒，0.03×2=（5-2）y，解得y=0.02，则消耗的硝酸为0.03×2+0.02=0.08mol，硝酸浓度为$\frac{0.08mol}{0.1L}$=0.8mol/L，
故硝酸的物质的量浓度范围是0.8 mol/L≤C（HNO₃）≤1.2 mol/L，故答案为：0.8 mol/L≤C（HNO₃）≤1.2 mol/L；
（3）1.68g铁粉完全生成硝酸亚铁时消耗的铁最多，转移的电子数为$\frac{1.68g}{56g/mol}$=0.06mol，反应中放出NO的体积（标况下）为582.4mL时转移的电子数为$\frac{0.5824L}{22.4L/mol}$=0.078mol，此时还能消耗铁的质量为（0.078-0.06）mol×$\frac{1}{2}$=0.504g，故答案为：0.504．
（4）w=$\frac{s}{100+s}$=$\frac{118}{118+100}×100%$=54%，所以c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.44×54%}{40}$=19.44mol/L，如果铁恰好变成亚铁，此时消耗氢氧化钠的物质的量最少，即V=$\frac{0.03×2}{19.44}$=0.0038L=4.0mL，答：至少需要取该氢氧化钠饱和溶液4mL．

点评 本题考查了铁与稀硝酸反应的量的关系问题，根据得失电子守恒可以简单的解答此类问题，难度中等．