Question

mg 铁粉与一定量的HNO₃在一定条件下充分反应,将生成的气体与标准状况nL氧气混合,恰好能被水完全吸收,m和n的关系是什么?

Answer 1

O.2m≤n≤O.3m

此题看起来,涉及的化学反应相当复杂,因HNO₃的浓度和用量不同,生成Fe(NO₃)₃还是Fe(NO₃)₂不能确定,HNO₃的还原产物是NO还是NO₂也不能确定。所以消耗的氧气也无从下手求出.但是从始态和终态来看,HNO₃的还原产物与氧气混合后,最终还是生成HNO₃,这样消耗的氧气相当于把mg铁粉氧化成+2价或+3价化合物,用极端思考法很容易求出。

假设HNO₃为稀的,铁与HNO₃反应后的价态是+2,
  则有:  3 Fe +8 HNO₃=" 3" Fe(NO₃)₂ + 2 NO↑+ 4 H₂O    (1)
         4NO +3O₂ +2H₂O=4HNO₃                    (2)
(1)×2 +(2)得：2Fe + O₂ +4HNO₃= 2Fe(NO₃)₂ +2H₂O
   可改写为 ： 2Fe + O₂ +4HNO₃ =" " 2FeO + 4HNO₃
            即：  2Fe + O₂ =2FeO
   同理可得 ：  4Fe +3O₂=2Fe₂O₃ 问题便得以解决
即 ：当铁被氧化为+2价时，由电子得失守衡得：
   m/56×2=n/22.4×4    n=O.2m
当铁被氧化为=+3价时，由电子得失守衡得：
   m/56×3=n/22.4×4    n="O.3m  "
则m与n的关系是：O.2m≤n≤O.3m