Question

（12分）鐵與HNO₃作用時，還原產物除與HNO₃濃度有關外，還與溫度有關。已知鐵
與冷的稀HNO₃反應時，主要還原產物為NO氣體；與熱的稀HN0₃反應時，主要還原產物
為N₂O氣體；當HNO₃更稀時，其重要還原產物是NH₄⁺。現有鐵與稀 HNO₃的作用，請分析
下圖，回答有關問題。
假設曲線的各段內只有一種還原產物。

（1）0點到a點的還原產物是          ________      __。
（2）a點到b點的還原產物是__    __，其原因是                       。
（3）試完成b點到c點的反應方程式：
口Fe+口HNO₃——口Fe( NO₃)₃+口[    ]+口H₂0。
（4）反應過程中，到達   ________ 點時,HN0₃已完全反應。
（5）已知達到d點時反應結束，此時溶液中的主要陽離子是         。
（6）c點和d點參加反應的鐵的物質的量之比是       ___________。

Answer 1

(12分)
（1）  NO （1分）              
(2 )  N₂O （1分）
反應放熱，使溶液溫度升高   （2分）
（3） 8   30    8     3 NH₄NO₃    9  （2分）
（4） c （2分）  （5）  Fe²⁺（2分）  （6） 2:3（2分）

解析試題分析：（1）鐵與稀硝酸反應開始時的還原產物是NO，所以0點到a點的還原產物是NO；
（2）鐵與稀硝酸的反應放熱，使溶液溫度升高，所以a點到b點的還原產物是N₂O；
（3）b點到c點的氣體的體積不再變化，說明此時的還原產物是NH₄⁺，所以b點到c點的反應方程式中的空白處是NH₄NO₃，Fe失去3個電子，硝酸中的+5價的N得到8個電子生成-3價的N，根據得失電子守恒，Fe的系數是8，NH₄NO₃的系數是3，利用觀察法配平其他物質的系數即可，所以b點到c點的反應方程式8Fe+30HNO₃="8Fe(" NO₃)₃+3 NH₄NO₃+9H₂0。
（4）該反應到達c點時硝酸完全反應，此時溶液中的H⁺的濃度為0；
（5）硝酸完全反應后，再加入Fe，則會發生Fe+2Fe³⁺="3" Fe²⁺，所以反應結束時溶液中的主要陽離子是Fe²⁺;
（6）由圖可知，若c點時參加反應的Fe的物質的量是3mol，溶液中存在3molFe³⁺;則d點發生Fe+2Fe³⁺="3" Fe²⁺時,又需要Fe的物質的量是1.5mol，所以d點參加反應的Fe的物質的量共是3+1.5=4.5mol，所以c點和d點參加反應的鐵的物質的量之比是3:4.5=2:3.
考點：考查Fe與硝酸的反應產物的判斷，對圖像的分析，氧化還原反應的計算