Question

0.02mol FeS₂与一定浓度的硝酸完全反应，Fe元素和S元素全部转化为Fe³⁺和SO₄^2-，同时产生氮的氧化物（NO、NO₂、N₂O₄）混合气体共0.25mol，该混合气体的平均相对分子质量可能是（　　）

• A、30
• B、46
• C、50
• D、66

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：Fe元素和S元素全部转化为Fe³⁺和SO₄^2-，0.02mol FeS₂完全溶于硝酸失去电子为0.02mol×{（3-2）+2×[6-（-1）]}=0.3mol，根据氧化还原反应规律，HNO₃→NO₂+NO+N₂O₄，0.25mol氮氧化物共得到0.3mol电子，从两个极端来考虑：
（1）假设混合气体为NO、NO₂；
（2）假设混合气体是N₂O₄、NO₂，
据此计算平均相对分子质量，实际混合气体的相对分子质量介于两者之间．

解答： 解：Fe元素和S元素全部转化为Fe³⁺和SO₄^2-，0.02mol FeS₂完全溶于硝酸失去电子为0.02mol×{（3-2）+2×[6-（-1）]}=0.3mol，根据氧化还原反应规律，HNO₃→NO₂+NO+N₂O₄，0.25mol氮氧化物共得到0.3mol电子，
（1）假设混合气体为NO、NO₂，设NO的物质的量为x，则NO₂的物质的量为0.25mol-x，
根据电子得失守恒，所以有0.3mol=3x+（0.25mol-x）×1，
解得：x=0.025mol，
NO₂的物质的量为0.25mol-0.025mol=0.225mol，
所以混合气体的平均相对分子质量为

0.025×30+0.225×46

0.25

=44.4；
（2）假设混合气体是N₂O₄、NO₂，设N₂O₄、NO₂物质的量分别为m，n，
则m+n=0.25mol，2m+n=0.3mol，
联立解得m=0.05mol，n=0.2mol，
混合气体的平均相对分子质量=

0.05×92+0.2×46

0.25

=55.2，
由上述分析，可知该混合气体的平均相对分子质量应在44.4～55.2之间，
故选：BC．

点评：考查混合物的计算、氧化还原反应的计算等，难度中等，侧重对解题方法技巧与学生分析问题、解决问题能力的考查，利用极限法判断相对分子质量的范围是解题的关键．