Question

将8.4g的铁粉加入100mL 15mol/L浓硝酸中，加热，充分反应后放出标况下气体A 6.72L（NO₂和NO），得到溶液B，产生的NO₂和NO的体积比为

 

，使A全部被水吸收，需要的氧气在标况下的体积为

 

（假设没有损失）向溶液B中加入1.6mol/L的NaOH溶液至Fe³⁺沉淀完全，则加入NaOH体积为

 

．

Answer 1

考点：硝酸的化学性质,化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：n（Fe）=

8.4g

56g/mol

=0.15mol，n（HNO₃）=15mol/L×0.1L=1.5mol，Fe+6HNO₃（浓）=Fe（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O
Fe+4HNO₃（浓）=Fe（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O
根据方程式知，无论生成铁离子还是亚铁离子，Fe和硝酸之间的物质的量之比都小于1：1，实际上Fe和硝酸的物质的量之比为1：10，则硝酸有剩余，则Fe被氧化生成铁离子，
氮氧化物的物质的量=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，反应后溶液中的溶质为Fe（NO₃）₃，
根据转移电子守恒计算二氧化氮和NO体积之比，根据转移电子相等计算需要氧气体积，根据Fe原子守恒、方程式计算需要氢氧化钠体积．

解答： 解：n（Fe）=

8.4g

56g/mol

=0.15mol，n（HNO₃）=15mol/L×0.1L=1.5mol，Fe+6HNO₃（浓）=Fe（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O
Fe+4HNO₃（浓）=Fe（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O
根据方程式知，无论生成铁离子还是亚铁离子，Fe和硝酸之间的物质的量之比都小于1：1，实际上Fe和硝酸的物质的量之比为1：10，则硝酸有剩余，则Fe被氧化生成铁离子，
氮氧化物的物质的量=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，反应后溶液中的溶质为Fe（NO₃）₃，
设生成NO的物质的量为xmol，根据转移电子守恒得0.15mol×3=3xmol+（0.3-x）mol×1，x=0.075，二氧化氮的物质的量为0.225mol，
相同条件下，气体体积之比等于其物质的量之比，所以二氧化氮和NO的物质的量之比=0.225mol：0.075mol=3：1；
二氧化氮、一氧化氮和氧气与水反应完全转化为硝酸，氧气得到电子与二氧化氮、NO失电子的物质的量相等，也等于Fe失去电子数，根据转移电子相等知，氧气体积=

0.15mol×3

4

×22.4L/mol=2.52L；
铁离子和氢氧化钠反应离子方程式为Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，
设加入氢氧化钠溶液体积为yL，
Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，
1mol 3mol
0.15mol1.6ymol
1mol：3mol=0.15mol：1.6ymol
y=

3×0.15

1×1.6

=0.281，则氢氧化钠体积为281mL，
故答案为：3：1；2.52L；281mL．

点评：本题以硝酸为载体考查化学方程式的计算，正确推断溶液中的溶质是解本题关键，再结合原子守恒、转移电子守恒进行有关计算，题目难度中等．