Question

甲、乙两组同学分别对铜、铁与硝酸的反应进行探究，请你参与并完成对有关问题的解答。
（1）甲组同学采用如图所示装置验证铜与硝酸的反应。已知仪器a中盛有足量一定浓度的硝酸溶液，试管b中盛有3.2  g铜。

①请写出铜与稀硝酸反应的离子反应方程式                                                 。
②在铜与硝酸的反应中，硝酸所表现出的化学性质主要有                                         。
③仪器c中收集的气体主要是                     。（填分子式）
④待试管b中反应进行完全，如果向b中液体里加入足量氢氧化钠溶液，可生成沉淀的质量是                     g。
（2）乙组同学对铁与稀硝酸的反应进行探究。他们用a  mol  Fe和含有b  mol  HNO₃的稀硝酸进行实验，若两种物质恰好反应都无剩余，且HNO₃只被还原成NO，反应结束后溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺。则
①反应结束后的溶液中NO₃^－的物质的量的取值范围是                     。（用含a的代数式等表示）
②若反应结束后的溶液中Fe³⁺、Fe²⁺的物质的量之比n(Fe³⁺)∶n(Fe²⁺) 为3∶1，则b/a的值为                     。

Answer 1

（1）①3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－=3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑ ② 酸性和强氧化性  ③  NO  ④  4.9g
（2）①  2a  <n<3a   ②11/3

试题分析：（1）①3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－=3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑
② 在反应中即生成了硝酸铜又生成了NO气体。所以体现了硝酸的酸性和强氧化性。
③  NO不溶于水，但可与空气反应。所以应采用排水法收集。
④因为n(Cu)=3.2g÷64g/mol=0.05mol.利用原子守恒，可以推得n(Cu(OH)₂)=0.05mol 。所以m(Cu(OH)₂)=0.05mol*98g/mol=4.9g 
（2）①因为反应后产物中是Fe（NO₃）和Fe（NO₃）₂ 。利用极端假设，若全部生成Fe（NO₃）₃，则a  mol  Fe（NO₃）₃ 中NO₃^-的物质的量为3a  mol  .若全部生成Fe（NO₃）₂ ，则a  mol  Fe（NO₃）₂ 中NO₃^-的物质的量为2a  mol。
②因为发生的反应有Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃₊NO+2H₂O   和  3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO+4H₂O   。又因为n(Fe³⁺)∶n(Fe²⁺) 为3∶1，可以假设n(Fe³⁺)=3mol,  n(Fe²⁺)=1mol。带入方程式求出n(HNO₃)=12+8/3=44/3mol。而利用原子守恒反应物中n(Fe)=3+1=4mol.。则二者的物质的量之比为11/3₃反应的过程。