Question

19．在热的稀硫酸中溶解了7.6gFeSO₄固体，当加入50mL 0.5mol•L^-1 KNO₃溶液时，其中的Fe²⁺全部转化成Fe³⁺，KNO₃也完全反应并放出N_xO_y气体．
（1）推算出x=2；y=3．（其中x、y均为正整数，且没有公约数）
（2）配平该反应的方程式并用单线桥法标出电子转移的情况
FeSO₄+2KNO₃+3H₂SO₄=1K₂SO₄+2Fe₂（SO₄）₃+N₂O₃↑+3H₂O
（配平系数若为“1”，也必须写出，配平时x、y用（1）中求解的具体数值表示，物质填在□中）．
（3）反应中氧化产物是Fe₂（SO₄）₃．
（4）标准状况下，当生成N_xO_y气体的体积为2.24L时，转移的电子数目为0.4N_A．

Answer 1

分析 （1）Fe²⁺失电子Fe³⁺，则硫酸亚铁作还原剂，所以硝酸中氮元素得电子化合价降低作氧化剂，利用电子守恒计算；
（2）反应中Fe的化合价从+2价到+3价，N元素的化合价从+5价降低到+3；根据化合价升降总数相等和质量守恒来配平方程式；双线桥的箭头始于反应物有关元素的原子或离子，箭头指向发生化合价变化后生成物中对应元素的原子或离子或原子团，要标明电子的得失字样及得失电子数目；
（3）氧化还原反应中还原剂失电子发生氧化反应生成的产物为氧化产物；
（4）根据N_xO_y与电子之间的关系计算．

解答 解：n（FeSO₄）=$\frac{7.6g}{152g/mol}$=0.05mol，n（KNO₃）=0.05L×0.5mol/L=0.025mol，
Fe²⁺失电子Fe³⁺，则硫酸亚铁作还原剂，所以硝酸中氮元素得电子化合价降低作氧化剂，
由电子守恒可知，Fe失去电子等于N得到电子，设N被还原后元素化合价为m，则
0.05mol×（3-2）=0.025mol×（5-m），
解得m=+3，只有N₂O₃中N元素的化合价为+3价，则x=2，y=3；
故答案为：2；3；
（2）FeSO₄中铁的化合价由+2价升高为+3价，变化1，KNO₃中氮的化合价由+5价降低为+3价，变化2，化合价升降总数相等和质量守恒来配平方程式为：
4FeSO₄+2KNO₃+3H₂SO₄=K₂SO₄+2Fe₂（SO₄）₃+N₂O₃↑+3H₂O，用单线桥法标出电子转移为；
故答案为：4；2；3；1；2；1；3；；
（3）氧化还原反应中还原剂失电子发生氧化反应生成的产物为氧化产物，所以反应中氧化产物是Fe₂（SO₄）₃；
故答案为：Fe₂（SO₄）₃；
（4）标准状况下，当生成N₂O₃气体的体积为2.24L时，即0.1mol转移电子为0.1mol×2×（5-3）=0.4mol，即0.4N_A个，
故答案为：0.4N_A．

点评 本题主要考查了氧化还原反应的计算、氧化还原反应的配平、氧化产物的判断及分析氧化还原反应用，题目难度中等，注意基础知识的掌握，明确元素的化合价变化来分析是解答本题的关键．