将7.8克铁粉加入200ml2mol/l的HNO3溶液中,使之充分反应放出NO气体,求所得溶液中c(NO3-)c(Fe2+)c(Fe3+)c(H+)离子浓度大小关系.

Question

将7.8克铁粉加入200ml 2mol/l的HNO3溶液中,使之充分反应放出NO气体,求所得溶液中c(NO3-) c(Fe2+) c(Fe3+) c(H+)离子浓度大小关系.

Answer 1

7.8克铁粉是7.8/54=0.14mol
200ml 2mol/l的HNO3是0.4mol
3Fe + 8HNO3 == 3Fe(No3)2 + 2NO + 4H2O
3 8
0.14 0.4
所以如果全部生成亚铁离子的话,硝酸会过量,所以溶液中必定有铁离子；
Fe + 4HNO3 == Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
1 4
0.14 0.4
所以如果全部生成铁离子的话,铁粉会过量,所以溶液中必定有亚铁离子,因为有亚铁离子和硝酸根离子,所以不可能有氢离子.
那么以上两个方程是同时发生的,可以设每生成1个铁离子的同时生成了3x个亚铁离子【相当于第一个方程式的系数乘以x】
然后将方程式相加：
(1+3x)Fe + (4+8x)HNO3 == 3xFe(No3)2 + Fe(NO3)3 + (1+2x)NO + (4x+2)H2O
1+3x 4+8x 3x 1
0.14 0.4
对于第三个方程而言,可以看成是铁粉与硝酸都完全反应,所以
(1+3x)/0.14=(4+8x)/0.4
解出x=2
所以7Fe + 20HNO3 == 6Fe(No3)2 + Fe(NO3)3 + 5NO + 10H2O
7 20 6 1
0.14 0.4 0.12 0.02
即铁离子0.02mol,亚铁离子0.12mol