题目内容

14．向含有0.8mol的稀硝酸溶液中慢慢加入22.4g的铁粉．假设反应分为两个阶段．第一阶段为：Fe+HNO3→Fe（NO3）3+NO↑+H2O．
（1）写出这两个阶段反应的离子方程式．
Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O；
2Fe3++Fe=3Fe2+．
（2）在图中画出溶液中Fe2+、Fe3+、NO3-的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图象（横坐标为加入铁粉的物质的量，纵坐标为溶液中离子的物质的量）．

分析 （1）向含有0.8mol的稀硝酸中慢慢加入22.4g的铁粉，n（Fe）=$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，Fe和硝酸的物质的量之比为1：2，二者反应先生成硝酸铁和NO，铁再和铁离子反应生成亚铁离子；
（2）铁与稀硝酸的总反应为3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O，0.8mol硝酸完全完全反应消耗0.3molFe，反应中总共消耗硝酸根离子的物质的量为0.2mol，反应后剩余0.6mol硝酸根离子；
开始时硝酸过量，发生反应Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O，0.8mol硝酸完全反应时，Fe3+到达最大值，由方程式可知Fe3+的最大物质的量；
硝酸完全反应后，发生反应为2Fe（NO3）3+Fe=3Fe（NO3）2，根据方程式可知Fe2+的最大物质的量，据此画出Fe2+、Fe3+、NO3-的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图象．

解答 解：（1）向含有0.8mol的稀硝酸中慢慢加入22.4g的铁粉，n（Fe）=$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，Fe和硝酸的物质的量之比为1：2，二者反应先生成硝酸铁和NO，铁再和铁离子反应生成亚铁离子，离子方程式分别为：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O、2Fe3++Fe=3Fe2+，
故答案为：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O；2Fe3++Fe=3Fe2+；
（2）铁与稀硝酸的总反应为：3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O，最初NO3-为0.8mol，0.8mol硝酸完全完全反应消耗0.3molFe，反应中总共消耗硝酸根离子的物质的量为0.2mol，则反应后剩余0.6mol硝酸根离子；
开始时硝酸过量，发生反应为：Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O，0.8mol硝酸完全反应时，Fe3+到达最大值，由方程式可知Fe3+的最大物质的量为：0.8mol×$\frac{1}{4}$=0.2mol，消耗Fe为0.2mol，
硝酸完全反应后，发生反应为：2Fe（NO3）3+Fe=3Fe（NO3）2，根据方程式可知Fe2+的最大物质的量为：0.2mol×$\frac{3}{2}$=0.3mol，消耗Fe为0.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，
所以Fe2+、Fe3+、NO3-的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图象为：，

故答案为：．

点评 本题考查了离子反应计算及其应用，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意熟练掌握离子方程式的书写原则，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．

练习册系列答案
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