Question

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

(1) 11.2g   (2) 111.2＜a＜16.8 
(3) NO₃^-；

试题分析：（1）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
（2）如果铁的氧化产物是亚铁离子，则生成硝酸亚铁是2x
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⁺离子
则样品②的质量是11.2＜a＜16.8
（3）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。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度试题的考查，侧重对学生解题能力的培养。试题综合性强，贴近高考，旨在培养学生分析、归纳、总结问题的能力。有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性，也有助于培养学生的逻辑推理能力和逆向思维能力，有助于提升学生的学科素养。该题的关键是明确反应原理，然后结合题意灵活运用即可。