Question

14．室温下，向200mL硝酸溶液中加入6.72g铁粉，一段时间后两者全部反应，同时收集到2.24L气体（标准状况），试计算硝酸的浓度．

Answer 1

分析 室温下Fe与硝酸均完全反应，由于室温下Fe在浓硝酸中发生钝化现象，故该硝酸为稀硝酸，反应生成气体为NO，其物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，反应中转移电子为0.1mol×（5-2）=0.3mol，Fe的物质的量为$\frac{6.72g}{56g/mol}$=0.12mol，生成物中Fe元素化合价为$\frac{0.3mol}{0.12mol}$=2.5，反应生成Fe（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃，根据电子转移守恒、Fe原子守恒计算Fe（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃的物质的量，再根据N原子守恒计算HNO₃的物质的量，进而计算硝酸的物质的量浓度．

解答 解：室温下Fe与硝酸均完全反应，由于室温下Fe在浓硝酸中发生钝化现象，故该硝酸为稀硝酸，反应生成气体为NO，其物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，反应中转移电子为0.1mol×（5-2）=0.3mol，Fe的物质的量为$\frac{6.72g}{56g/mol}$=0.12mol，生成物中Fe元素化合价为$\frac{0.3mol}{0.12mol}$=2.5，反应生成Fe（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃，
设Fe（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃的物质的量分别为xmol、ymol，则：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.12}\\{2x+3y=0.3}\end{array}\right.$
解得x=y=0.06
根据N原子守恒n（HNO₃）=0.2mol+0.06mol×2+0.06mol×3=0.4mol，
故该硝酸的物质的量浓度为$\frac{0.4mol}{0.2L}$=2mol/L，
答：该硝酸的物质的量浓度为2mol/L．

点评 本题考查化学方程式计算，关键是判断反应产物，再结合守恒法计算解答，侧重考查学生分析计算能力．