Question

3．加热条件下把16.8g铁粉完全溶解于100mL某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.4mol NO₂和0.1mol NO，下列说法不正确的是（　　）

• A． 反应后溶液中NO₃^-的物质的量为0.7 mol
• B． 硝酸有剩余，铁粉反应完
• C． 反应后生成的盐为Fe（NO₃）₃和Fe（NO₃）₂，其物质的量之比为1：2
• D． 该硝酸的浓度为12 mol•L^-1

Answer 1

分析 16.8g Fe的物质的量为$\frac{16.8g}{56g/mol}$=0.3mol，转移电子为0.4mol×1+0.1mol×3=0.7mol，生成物中Fe元素平均化合价为$\frac{0.7mol}{0.3mol}$=+$\frac{7}{3}$，故反应生成Fe（NO₃）₃和Fe（NO₃）₂，令二者物质的量分别为xmol、ymol，则$\frac{3x+2y}{x+y}$=$\frac{7}{3}$，整理可得x：y=1：2，结合N原子守恒计算原硝酸的浓度，由于有Fe（NO₃）₂生成，则硝酸完全反应．

解答 解：16.8g Fe的物质的量为$\frac{16.8g}{56g/mol}$=0.3mol，转移电子为0.4mol×1+0.1mol×3=0.7mol，生成物中Fe元素平均化合价为$\frac{0.7mol}{0.3mol}$=+$\frac{7}{3}$，故反应生成Fe（NO₃）₃和Fe（NO₃）₂，令二者物质的量分别为xmol、ymol，则$\frac{3x+2y}{x+y}$=$\frac{7}{3}$，整理可得x：y=1：2，由于有Fe（NO₃）₂生成，则硝酸完全反应．
A．反应后溶液中溶质为Fe（NO₃）₃和Fe（NO₃）₂，转移电子为0.7mol，由电荷守恒可知反应后溶液中NO₃^-的物质的量为0.7 mol，故A正确；
B．由上述分析可知，Fe与硝酸均完全反应，故B错误；
C．由上述分析可知，反应后生成的盐为Fe（NO₃）₃和Fe（NO₃）₂，其物质的量之比为1：2，故C正确；
D．根据N原子守恒，原溶液中硝酸为0.7mol+0.4mol+0.1mol=1.2mol，故该硝酸的浓度为$\frac{1.2mol}{0.1L}$=12 mol•L^-1，故D正确，
故选：B．

点评 本题考查氧化还原反应有关计算，关键是根据电子转移守恒判断生成硝酸铁、硝酸亚铁，注意守恒法的应用，难度中等．