关于硝酸与铁的一道很难的计算题在体积为40mL的稀硝酸中,加入4.2克Fe,充分反应后,HNO3、Fe两种物质均无剩余,HNO3的还原产物是NO,且被还原的HNO3是总的HNO3的1/4,总过计算确定该稀硝酸的物质的量浓度该答案是一个范围5.0mol/L

问题描述:

关于硝酸与铁的一道很难的计算题
在体积为40mL的稀硝酸中,加入4.2克Fe,充分反应后,HNO3、Fe两种物质均无剩余,HNO3的还原产物是NO,且被还原的HNO3是总的HNO3的1/4,总过计算确定该稀硝酸的物质的量浓度
该答案是一个范围5.0mol/L

这要用到极值思维。1.铁完全转化为亚铁离子。此时反应式为3Fe+8HNO3=3Fe2+2NO↑+4H2O,4.2克铁是0.075摩尔,C=0.075×8÷3÷0.04=5.0mol/L
2.铁完全转化为铁离子。此时反应式为Fe+4HNO3=Fe3+NO↑+2H2O,C=0.075×4÷1÷0.04=7.5mol/L

产物是:硝酸亚铁或者硝酸铁(这是两个极端,最可能的是两者都有,所以答案是一个范围)
好 那么我们先设产物是亚铁:
8HNO3 + 3Fe = 3Fe(NO3)2 + 4水 + 2NO
0.2mol 4.2g
那么C(HNO3)为5mol每L
再设产物为硝酸铁:
写出方程式 算出的结果就是7.5mol/L
然后答案就出来咯..o(∩_∩)o...

Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O2Fe3++Fe=3Fe2+如果恰好发生第一个反应n铁=4.2/56=0.075moln(HNO3)=0.3molc(HNO)3=0.3/0.04=7.5mol/L如果铁过量,正好第二个反应完全进行则n(Fe3+)=0.075*2/3=0.05mol则n(HNO3)=0....

4.2gFe有4.2/56=0.075mol电子
若反应生成2价铁则转移0.075*2=0.15mol电子
1molHNO3到NO转移3个电子,设原溶液有nmolHNO3,
参与反应的HNO3=0.25n
根据电子转移守恒:0.15=0.25n*3 n=0.2mol
该稀硝酸的物质的量浓度=0.2/0.04=5mol/L
若反应生成3价铁则转移0.075*3=0.225mol电子
1molHNO3到NO转移3个电子,设原溶液有nmolHNO3,
参与反应的HNO3=0.25n
根据电子转移守恒:0.225=0.25n*3 n=0.3mol
该稀硝酸的物质的量浓度=0.3/0.04=7.5mol/L
该稀硝酸的物质的量浓度是一个范围5.0mol/L