Question

12．实验室将16.8g的铁跟160mL的一定浓度的热浓硝酸反应，测得反应后溶液的体积不变，溶液的c（H⁺）=1mol/L，生成的NO₂和NO混合气体在标准状况下的体积为11.2L．请回答：
（1）生成的NO₂在标准状况下的体积为4.48L．
（2）原浓硝酸的物质的量浓度为9.75mol/L．
（3）要使上述反应生成的NO₂和NO混合气体在NaOH和30%双氧水的混合溶液中全部转化为NaNO₃，请计算至少需要30%双氧水51克．

Answer 1

分析 （1）硝酸有剩余，Fe元素被氧化为Fe（NO₃）₃，计算生成混合气体总物质的量，结合电子注意守恒列方程计算NO₂和NO各自物质的量，进而计算NO₂的体积；
（2）反应N元素存在于Fe（NO₃）₃、NO₂、NO及剩余的HNO₃中，根据N原子守恒计算原浓硝酸中HNO₃的物质的量，进而计算原浓硝酸的物质的量浓度；
（3）根据电子转移守恒计算需要过氧化氢的物质的量，进而计算需要30%双氧水的质量．

解答 解：（1）硝酸有剩余，Fe元素被氧化为Fe（NO₃）₃，反应生成的NO₂和NO总物质的量为$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，消耗Fe的物质的量为$\frac{16.8g}{56g/mol}$=0.3mol，
令NO₂、NO的物质的量分别为xmol、ymol，则：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{x+3y=0.3×3}\end{array}\right.$
解得x=0.3、y=0.2，
NO₂的体积=0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案为：4.48L；
（2）反应N元素存在于Fe（NO₃）₃、NO₂、NO及剩余的HNO₃中，由Fe元素守恒生成Fe（NO₃）₃为0.3mol，剩余HNO₃物质的量为0.16L×1mol/L=0.16mol，
根据N原子守恒，原浓硝酸中HNO₃的物质的量=0.3mol×3+0.5mol+0.16mol=1.56mol，则原浓硝酸的物质的量浓度为$\frac{1.56mol}{0.16L}$=9.75mol/L，
故答案为：9.75；
（3）转移电子为0.3mol×3=0.9mol，根据电子转移守恒，需要过氧化氢的物质的量为$\frac{0.9mol}{2}$=0.45mol，需要30%双氧水的质量为$\frac{0.45mol×34g/mol}{30%}$=51g，
故答案为：51．

点评 本题考查混合物计算、氧化还原反应计算，侧重考查学生分析计算能力，注意原子守恒与电子转移守恒的应用．