Question

mg 鐵粉與一定量的HNO₃在一定條件下充分反應,將生成的氣體與標準狀況nL氧氣混合,恰好能被水完全吸收,m和n的關系是什么?

Answer 1

O.2m≤n≤O.3m

此題看起來,涉及的化學反應相當復雜,因HNO₃的濃度和用量不同,生成Fe(NO₃)₃還是Fe(NO₃)₂不能確定,HNO₃的還原產物是NO還是NO₂也不能確定。所以消耗的氧氣也無從下手求出.但是從始態和終態來看,HNO₃的還原產物與氧氣混合后,最終還是生成HNO₃,這樣消耗的氧氣相當于把mg鐵粉氧化成+2價或+3價化合物,用極端思考法很容易求出。

假設HNO₃為稀的,鐵與HNO₃反應后的價態是+2,
  則有:  3 Fe +8 HNO₃=" 3" Fe(NO₃)₂ + 2 NO↑+ 4 H₂O    (1)
         4NO +3O₂ +2H₂O=4HNO₃                    (2)
(1)×2 +(2)得：2Fe + O₂ +4HNO₃= 2Fe(NO₃)₂ +2H₂O
   可改寫為 ： 2Fe + O₂ +4HNO₃ =" " 2FeO + 4HNO₃
            即：  2Fe + O₂ =2FeO
   同理可得 ：  4Fe +3O₂=2Fe₂O₃ 問題便得以解決
即 ：當鐵被氧化為+2價時，由電子得失守衡得：
   m/56×2=n/22.4×4    n=O.2m
當鐵被氧化為=+3價時，由電子得失守衡得：
   m/56×3=n/22.4×4    n="O.3m  "
則m與n的關系是：O.2m≤n≤O.3m