常温时,将a mol Cu和a mol Fe投入含b mol HNO3的浓硝酸中,经一段时间后,使它们恰好完全反应。已知反应后溶液中Fe3+和Fe2+的物质的量
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常温时,将a mol Cu和a mol Fe投入含b mol HNO3的浓硝酸中,经一段时间后,使它们恰好完全反应。已知反应后溶液中Fe3+和Fe2+的物质的量相等,HNO3的还原产物为NO和NO2,且不考虑NO2转化为N2O4,反应中可产生气体560 mL。将该气体溶于水,充分反应后,气体体积减少224 mL(气体体积均为标准状况下体积)。求a、b的值。〔提示:已知2Fe(NO3)3+Fe====3Fe(NO3)2〕 |
答案
a=0.01,b=0.07 |
解析
常温下,将Fe和Cu投入浓硝酸中,由于Fe发生钝化,首先发生的反应为:Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 待硝酸浓度降低后,随之发生的反应为: Fe+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe+8HNO3(稀)====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O 3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O n(NO)+n(NO2)=="0.025" mol 由气体体积差量法: 3NO2+H2O====2HNO3+NO ΔV 3 mol 2×22.4 L n(NO2) 0.224 L n(NO2)="0.015" mol,n(NO)="0.025" mol-0.015 mol="0.01" mol。 据得失电子守恒: 2n(Cu2+)+2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=3n(NO)+n(NO2) 2×a mol+2× mol+3× mol="3×0.01" mol+0.015 mol a=0.01 b的值可用两种方法求得: 解法一:反应消耗的HNO3: n(HNO3)=2n(Cu2+)+2n(Fe2+)+3n(Fe3+)+n(NO)+n(NO2)="4.5" a mol+0.025 mol="4.5×0.01" mol+0.025 mol="0.07" mol 即b=0.07。 解法二:考察Fe、Cu与稀HNO3的3个反应,参加反应的HNO3的量均为被还原HNO3的量(即NO的量)的4倍,所以: n(HNO3)=2n(NO2)+4n(NO)="2×0.015" mol+4×0.01 mol="0.07" mol |
举一反三
下列物质中,常被误认为食盐而食用,因而发生中毒的是( ) |
往浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入盐酸时,溶液颜色( )A.绿色逐渐变浅 | B.绿色逐渐加深 | C.没有改变 | D.变黄色 |
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电闪雷鸣的雨天,空气中的N2会发生一系列反应,生成氮的化合物。雷雨时,一般不可能生成的氮的化合物的是( ) ①NH3 ②NO ③NO2 ④N2O3 ⑤N2O5 ⑥HNO3 |
工业上用焦炭、水、空气为原料制NH3时,有关反应如下:C+H2O(g) CO+H2;CO+H2O(g)CO2+H2;N2+3H22NH3。根据化学方程式可知,理论上C与NH3的物质的量之比是( ) |
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