将10g铁粉置于40mlHNO3溶液中,微热,反应过程中随着HNO3浓度的降低生成气体的颜色由红棕色变为无色(只考虑NO).充分反应后,溶液中还残留4.4g固体,且产生的混合气体恰好可用100ml 1.5mol

问题描述:

将10g铁粉置于40mlHNO3溶液中,微热,反应过程中随着HNO3浓度的降低生成气体的颜色由红棕色变为无色(只考虑NO).充分反应后,溶液中还残留4.4g固体,且产生的混合气体恰好可用100ml 1.5mol•L-1的NaOH溶液处理完全.
(1)求该反应中被还原和未被还原的HNO3的物质的量之比.
(2)求原HNO3溶液物质的量浓度.
(3)求NO、NO2体积比.

(1)反应的铁的质量为:10g-4.4g=5.6g,则n(Fe)=

5.6g
56g/mol
=0.1mol,
将10g铁粉置于40mlHNO3溶液中,发生的反应有:Fe+6HNO3(浓)
 加热 
.
 
Fe(NO33+3NO2↑+3H2O,
3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO32+NO↑+4H2O,反应后铁过量,则继续发生:2Fe3++Fe=3Fe2+,最后得到溶液为Fe(NO32
所以,未被还原的HNO3的物质的量为n(HNO3)=2n(Fe)=2×0.1mol=0.2mol,
参加反应的NaOH的物质的量为0.1L×1.5mol/L=0.15mol,与反应生成的气体生成NaNO2
则被还原的硝酸的物质的量为:n(HNO3)=n(NaOH)=0.15mol,
所以该反应中被还原和未被还原的HNO3的物质的量之比为:0.15mol:0.2mol=3:4,
答:该反应中被还原和未被还原的HNO3的物质的量之比为3:4;
(2)40mlHNO3溶液中n(HNO3)=0.15mol+0.2mol=0.35mol,
则:c(HNO3)=
0.35mol
0.04L
=8.75mol/L,
答:原HNO3溶液物质的量浓度为8.75 mol/L;
(3)设混合气体中NO为xmol,NO2为ymol,
则有:
x+y=0.15(质量守恒)
3x+y=2×0.1(电子守恒)

解之得:
x=0.025
y=0.125

相同条件下,气体的物质的量之比等于体积之比:则
V(NO)
V(NO2)
=
1
5

答:NO、NO2体积比为1:5.