Question

(10分)有三份不同质量的铁粉样品①②③，甲、乙、丙三位同学各取一份样品分别与含有0.8molHNO3的稀硝酸反应,反应后硝酸和铁均无剩余，且硝酸的还原产物只有NO。据此回答下列问题：

（1）甲取样品①，反应后的溶液中铁只以Fe3+离子的形式存在，则样品①的质量为 g。

（2）乙取样品②，反应后的溶液中既含有Fe3+、又含有Fe2+离子，则样品②的质量(设为ag)范围是 。

（3）丙取样品③，将其慢慢加入到稀硝酸中，并不断搅拌，反应过程中溶液里Fe3+、Fe2+、NO3—三种离子中的两种离子的物质的量的变化曲线如下图所示，则该曲线表示的是 物质的量变化的曲线，请你在此图中再画出另外种离子的物质的量的变化曲线。

 

Answer 1

⑴11.2g ⑵11.2＜a＜16.8 ⑶NO3-

【解析】

试题分析：⑴设Fe的物质的量是x，则生成硝酸铁也是x，所以被还原的硝酸是0.8mol-3x。根据电子的得失守恒可知，3x＝3×(0.8mol－3x)，解得x=0.2mol，所以铁的质量是0.2mol×56g/mol=11.2g。

⑵如果铁的氧化产物是亚铁离子，则生成硝酸亚铁是x，所以被还原的硝酸是0.8mol－2x。根据电子的得失守恒可知，2x＝3×(0.8mol－2x)，解得x=0.3mol，所以铁的质量是0.3mol×56g/mol=16.8g。因此如果是反应后的溶液中既含有Fe3+，又含有Fe2+，则样品②的质量是11.2＜a＜16.8。

⑶由于最初溶液中NO3-的物质的量就是0.8mol，所以曲线表示的是NO3-的物质的量变化的曲线；根据反应的方程式Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O、2Fe(NO3)3+Fe= 3Fe(NO3)2可知，铁离子的最大值是0.2mol。如果继续加入铁，则开始生成亚铁离子，亚铁离子的最大值是0.3mol；综上分析便可画出Fe3+、Fe2+离子的物质的量的变化曲线。

考点：考查铁与硝酸反应的化学计算。