Question

将10g铁置于40mL某浓度的硝酸中，再微热充分反应后，共收集到1792mL混合气体，溶液里还残留4.4g固体（标准状况）．求：
（1）反应被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量
（2）原硝酸溶液的物质的量浓度
（3）混合气体的组成成分及其体积比．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：反应中残留固体为Fe，说明硝酸完全反应，反应生成硝酸亚铁，Fe与浓硝酸反应得到二氧化氮，随反应进行浓硝酸变稀，与稀硝酸反应得到NO，故混合气体为NO、NO₂，
（1）被还原的硝酸生成NO、NO₂，未被还原的硝酸生成硝酸亚铁，根据参加反应的Fe计算硝酸亚铁物质的量，根据N元素守恒计算；
（2）根据N元素守恒：n（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]+n（NO、NO₂），再根据c=

n

V

计算；
（3）令混合气体在NO、NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者体积及电子转移守恒列方程计算解答．

解答： 解：反应中残留固体为Fe，说明硝酸完全反应，反应生成硝酸亚铁，Fe与浓硝酸反应得到二氧化氮，随反应进行浓硝酸变稀，与稀硝酸反应得到NO，故混合气体为NO、NO₂，
（1）被还原的硝酸生成NO、NO₂，根据N元素守恒，n_被还原（HNO₃）=n（NO、NO₂）=

1.792L

22.4L/mol

=0.08mol，参加反应Fe的物质的量=

10g-4.4g

56g/mol

=0.1mol，未被还原的硝酸生成硝酸亚铁，故n_未被还原（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]=0.1mol×2=0.2mol，
答：反应被还原的硝酸的物质的量为0.08mol，未被还原的硝酸的物质的量为0.2mol；
（2）根据N元素守恒：n（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]+n（NO、NO₂）=0.2mol+0.08mol=0.28mol，故原硝酸溶液的物质的量浓度=

0.28mol

0.04L

=7mol/L，
答：原硝酸溶液的物质的量浓度为7mol/L；
（3）令混合气体在NO、NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者体积及电子转移守恒列方程：

x+y=0.08 3x+y=0.1×2

解得x=0.06、y=0.02
故NO、NO₂的体积之比=0.06mol：0.02mol=3：1，
答：混合气体的成分为NO、NO₂，二者体积之比为3：1．

点评：本题考查化学方程式计算，难度不大，明确发生的反应是关键，注意利用守恒思想进行解答．