Question

已知稀硝酸与足量的铁发生如下反应：Fe ＋HNO₃ —— Fe(NO₃)₂＋NO↑＋H₂O （未配平）

（1）该反应的氧化剂是_________，氧化产物是_________。

（2）请将方程式配平并用双线桥法表示出电子转移的方向和数目：

□Fe ＋□HNO₃ ==□Fe(NO₃)₂＋□NO↑＋□H₂O

（3）当反应中转移 1.5mol 电子，计算被还原的HNO₃的物质的量以及生成标准状况下NO气体的体积。（要求写出解答过程）

Answer

（10分）（1）HNO3 （1分）； Fe(NO3)2 （1分）

（2）（4分）

（3）V（NO）＝ 11.2 L （2分）；n(HNO3)＝0.5 mol（2分）。

【解析】

试题分析：（1）在该反应中N元素由反应前HNO3中的+5价变为反应后NO中的+2价，化合价降低，获得电子，被还原，所以HNO3是氧化剂，NO是还原产物；Fe元素的化合价由反应前Fe单质的0价变为反应后Fe(NO3)2中的+2价，化合价升高，被氧化，所以Fe是还原剂，Fe(NO3)2是氧化产物；（2）在该反应中N元素由反应前HNO3中的+5价变为反应后NO中的+2价，化合价降低3价，被还原；Fe元素的化合价由反应前Fe单质的0价变为反应后Fe(NO3)2中的+2价，化合价升高2价，被氧化；根据氧化还原反应中化合价升降总数相等，化合价升降最小公倍数是6，可知HNO3、NO的系数是2，Fe、Fe(NO3)2的系数是3，使电子转移数目相等；然后根据反应前后各种元素的原子个数相等，由于产生的3个硝酸Fe(NO3)2中有6个N元素的原子化合价没有发生变化，因此将硝酸的系数改为8，再根据H元素的原子个数相等，反应产生的水的系数是4，该反应的方程式是：3Fe ＋8HNO3 =3 Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，用双线桥法表示出电子转移的方向和数目是；（3）根据反应方程式可知：每有6mol电子转移，反应产生2molNO气体，被还原的硝酸的物质的量的是2mol，则当反应中转移 1.5mol 电子反应产生的NO的物质的量是n(NO)= (1.5mol÷6mol)×2mol=0.5mol，该气体在标准状况下的体积是V(NO)=0.5mol×22.4L/mol=11.2L；被还原的硝酸的物质的量是n(HNO3)＝0.5 mol。

【考点定位】考查氧化还原反应的有关知识。

【名师点睛】氧化还原反应的特征是元素化合价的升降，实质是电子转移。氧化还原反应中，元素化合价升降总数等于反应过程中氧化剂获得电子总数；等于还原剂失去的电子总数，可以用化合价升降方法配平氧化还原反应方程式，求元素化合价升高数与化合价降低数的最小公倍数，用最小公倍数除以元素化合价升高数。就是该物质化学式前边的系数，使电子转移总数相等，然后根据质量守恒定律，使反应前后各种元素的原子个数相等。若反应是离子反应，同时还存在离子的电荷守恒。氧化还原反应中电子转移可以用双线桥法表示，也可以用单线桥法表示。双线桥法是表示同一元素在反应前后元素化合价的升降、电子得到或失去的数目；而单线桥法是表示不同元素原子的电子转移情况。由于箭头是从反应物中失去电子的元素指向反应物中获得电子的元素，因此在桥上无需注明“得”或“失”字样，只以还原剂为标准注明电子转移数目即可。