Question

20．將1.68g鐵粉投入100mL稀硝酸中，兩物質(zhì)恰好完全反應(yīng)，硝酸的還原產(chǎn)物全部是NO．向反應(yīng)后的溶液中加入一定量的NaOH溶液，恰好使鐵元素完全轉(zhuǎn)化為沉淀，過(guò)濾，將濾渣放置較長(zhǎng)時(shí)間后洗滌、干燥、灼燒、稱重，得固體ag．
（1）a的值是2.4．
（2）此硝酸的物質(zhì)的量濃度范圍是0.8 mol/L≤C（HNO₃）≤1.2 mol/L
（3）假如反應(yīng)中放出NO的體積（標(biāo)況下）為582.4mL，若向鐵與硝酸反應(yīng)后的溶液中繼續(xù)加入鐵屑，該溶液還能溶解的鐵的質(zhì)量為0.504g；
（4）若用氫氧化鈉飽和溶液去沉淀鐵與硝酸反應(yīng)后溶液中的全部鐵元素，至少需要取該氫氧化鈉飽和溶液4mL．（已知：25℃時(shí)，氫氧化鈉的溶解度為118g，氫氧化鈉飽和溶液的密度為1.44g/cm³）

Answer 1

分析 （1）鐵與稀硝酸反應(yīng)生成的不管是二價(jià)的鐵還是三價(jià)的鐵，再與氫氧化鈉溶液反應(yīng)并放置較長(zhǎng)時(shí)間后洗滌、干燥、灼燒、稱重，得固體為氧化鐵；
（2）完全生成硝酸鐵時(shí)消耗的硝酸最多，完全生成硝酸亞鐵時(shí)消耗的硝酸最少；
（3）根據(jù)生成硝酸亞鐵時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)計(jì)算生成582.4mLNO時(shí)還能轉(zhuǎn)移多少電子即可解答；
（4）根據(jù)w=$\frac{s}{100+s}$計(jì)算氫氧化鈉的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)c=$\frac{1000ρω}{M}$計(jì)算氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量濃度

解答 解：（1）鐵與稀硝酸反應(yīng)生成的不管是二價(jià)的鐵還是三價(jià)的鐵，再與氫氧化鈉溶液反應(yīng)并放置較長(zhǎng)時(shí)間后洗滌、干燥、灼燒、稱重，得固體為氧化鐵，根據(jù)鐵元素守恒，生成的氧化鐵質(zhì)量m=$\frac{1.68g}{56g/mol}$=0.03mol，所以氧化鐵的物質(zhì)的量為：0.015mol，質(zhì)量為：0.015mol×160g/mol=2.4g，故答案為：2.4；
（2）1.68g鐵粉物質(zhì)的量n=$\frac{1.68g}{56g/mol}$=0.03mol，完全生成硝酸鐵時(shí)消耗的硝酸最多，假設(shè)生成的NO為xmol，根據(jù)得失電子守恒，0.03×3=（5-2）x，解得x=0.03，則消耗的硝酸為0.03×3+0.03=0.12mol，硝酸濃度為$\frac{0.12mol}{0.1L}$=1.2mol/L，
完全生成硝酸亞鐵時(shí)消耗的硝酸最少，假設(shè)生成的NOymol，根據(jù)得失電子守恒，0.03×2=（5-2）y，解得y=0.02，則消耗的硝酸為0.03×2+0.02=0.08mol，硝酸濃度為$\frac{0.08mol}{0.1L}$=0.8mol/L，
故硝酸的物質(zhì)的量濃度范圍是0.8 mol/L≤C（HNO₃）≤1.2 mol/L，故答案為：0.8 mol/L≤C（HNO₃）≤1.2 mol/L；
（3）1.68g鐵粉完全生成硝酸亞鐵時(shí)消耗的鐵最多，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為$\frac{1.68g}{56g/mol}$=0.06mol，反應(yīng)中放出NO的體積（標(biāo)況下）為582.4mL時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為$\frac{0.5824L}{22.4L/mol}$=0.078mol，此時(shí)還能消耗鐵的質(zhì)量為（0.078-0.06）mol×$\frac{1}{2}$=0.504g，故答案為：0.504．
（4）w=$\frac{s}{100+s}$=$\frac{118}{118+100}×100%$=54%，所以c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.44×54%}{40}$=19.44mol/L，如果鐵恰好變成亞鐵，此時(shí)消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量最少，即V=$\frac{0.03×2}{19.44}$=0.0038L=4.0mL，答：至少需要取該氫氧化鈉飽和溶液4mL．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵與稀硝酸反應(yīng)的量的關(guān)系問(wèn)題，根據(jù)得失電子守恒可以簡(jiǎn)單的解答此類問(wèn)題，難度中等．