Question

(10分)有三份不同質量的鐵粉樣品①②③，甲、乙、丙三位同學各取一份樣品分別與含有0.8molHNO₃的稀硝酸反應,反應后硝酸和鐵均無剩余，且硝酸的還原產物只有NO。據此回答下列問題：
（1）甲取樣品①，反應后的溶液中鐵只以Fe³⁺離子的形式存在，則樣品①的質量為   g。
（2）乙取樣品②，反應后的溶液中既含有Fe³⁺、又含有Fe²⁺離子，則樣品②的質量(設為ag)范圍是               。
（3）丙取樣品③，將其慢慢加入到稀硝酸中，并不斷攪拌，反應過程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^—三種離子中的兩種離子的物質的量的變化曲線如下圖所示，則該曲線表示的是    物質的量變化的曲線，請你在此圖中再畫出另外種離子的物質的量的變化曲線。

Answer 1

⑴11.2g  ⑵11.2＜a＜16.8  ⑶NO₃^-   

試題分析：⑴設Fe的物質的量是x，則生成硝酸鐵也是x，所以被還原的硝酸是0.8mol-3x。根據電子的得失守恒可知，3x＝3×(0.8mol－3x)，解得x=0.2mol，所以鐵的質量是0.2mol×56g/mol=11.2g。
⑵如果鐵的氧化產物是亞鐵離子，則生成硝酸亞鐵是x，所以被還原的硝酸是0.8mol－2x。根據電子的得失守恒可知，2x＝3×(0.8mol－2x)，解得x=0.3mol，所以鐵的質量是0.3mol×56g/mol=16.8g。因此如果是反應后的溶液中既含有Fe³⁺，又含有Fe²⁺，則樣品②的質量是11.2＜a＜16.8。
⑶由于最初溶液中NO₃^-的物質的量就是0.8mol，所以曲線表示的是NO₃^-的物質的量變化的曲線；根據反應的方程式Fe+4HNO₃=Fe(NO₃)₃+NO↑+2H₂O、2Fe(NO₃)₃+Fe= 3Fe(NO₃)₂可知，鐵離子的最大值是0.2mol。如果繼續加入鐵，則開始生成亞鐵離子，亞鐵離子的最大值是0.3mol；綜上分析便可畫出Fe³⁺、Fe²⁺離子的物質的量的變化曲線。