Question

铁与HNO₃作用时，还原产物除与HNO₃浓度有关外，还与温度有关。已知铁与冷的稀HNO₃反应时，主要还原产物为NO气体；与热的稀HN0₃反应时，主要还原产物为N₂O气体；当HNO₃更稀时，其主要还原产物是NH₄⁺。现有铁与稀 HNO₃的作用，请分析下图，回答有关问题。（假设曲线的各段内只有一种还原产物。）

（1）0点到a点的还原产物是             。

（2）a点到b点的还原产物是             ，其原因是                     。

（3）试完成b点到c点的反应方程式：

       Fe+      HNO₃—       Fe（ NO₃）₃+         +        H₂0。

（4）反应过程中，到达                 点时，HN0₃已完全反应。

（5）已知达到d点时反应结束，此时溶液中的主要阳离子是                  。

（6）c点和d点参加反应的铁的物质的量之比是                             。

Answer

（1）NO；（2）N2O；铁与硝酸反应过程中放出热量，使反应混合物温度升高。

（3）8、30、8、3、NH4NO3、9（4）c；（5）Fe2+；（6）2:3

【解析】

试题分析：（1）从题给条件知铁在冷稀HNO3中生成NO，开始为冷稀硝酸，所以从o点到a点时的还原产物为 NO，故答案为：NO；

（2）反应放热，使溶液温度升高，Cu与热稀HNO3中生成N2O，结合bc段气体总体积为一定值，b点到c点时还原产物为NH4+，故ab段产物为N2O，故答案为：N2O；反应放热，使溶液温度升高；

（3）bc段气体总体积为一定值，b点到c点时还原产物为NH4NO3，反应中Fe元素化合价由0价升高为+3，N元素化合价由+5价降低为-3，化合价最小公倍数为24，故Fe的系数为8、NH4NO3的系数为3，再根据原子守恒配平方程式为：8Fe+30HNO3=8Fe（NO3）3+3NH4NO3+9H2O，故答案为：8；30； 8； 3 NH4NO3；9；

（4）由图象可知，c点是氢离子浓度为0，HNO3已完全反应，故答案为：c；

（5）cd段 H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe（NO3）3反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，d点时，反应完全结束，此时溶液中的主要阳离子是Fe2+，故答案为：Fe2+；

（6）cd段 H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe（NO3）3反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，d点时，反应完全结束，溶液中n（Fe2+）=nd（Fe），c点溶液中n（Fe3+）=nc（Fe），由方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知比nc（Fe）：nd（Fe）=2：3，故答案为：2：3

【考点定位】考查化学方程式的有关计算；硝酸的化学性质

【名师点晴】本题考查硝酸的性质、有关化学反应图象计算、氧化还原反应等，难度中等，根据题目信息结合图象判断各段发生的反应是解题的关键，根据题意可知，题给出的图象可分为两部分，其一为H+浓度随n（Fe） 的改变情况；其二为产生气体的体积随n（Fe）的改变情况，从题给条件知铁在冷稀HNO3中生成NO，在热稀HNO3中生成N2O，Fe与HNO3 反应为放热反应。