Question

甲、乙兩組同學分別對銅、鐵與硝酸的反應進行探究，請你參與并完成對有關問題的解答。
（1）甲組同學采用如圖所示裝置驗證銅與硝酸的反應。已知儀器a中盛有足量一定濃度的硝酸溶液，試管b中盛有3.2  g銅。

①請寫出銅與稀硝酸反應的離子反應方程式                                                 。
②在銅與硝酸的反應中，硝酸所表現出的化學性質主要有                                         。
③儀器c中收集的氣體主要是                     。（填分子式）
④待試管b中反應進行完全，如果向b中液體里加入足量氫氧化鈉溶液，可生成沉淀的質量是                     g。
（2）乙組同學對鐵與稀硝酸的反應進行探究。他們用a  mol  Fe和含有b  mol  HNO₃的稀硝酸進行實驗，若兩種物質恰好反應都無剩余，且HNO₃只被還原成NO，反應結束后溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺。則
①反應結束后的溶液中NO₃^－的物質的量的取值范圍是                     。（用含a的代數式等表示）
②若反應結束后的溶液中Fe³⁺、Fe²⁺的物質的量之比n(Fe³⁺)∶n(Fe²⁺) 為3∶1，則b/a的值為                     。

Answer 1

（1）①3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－=3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑ ② 酸性和強氧化性  ③  NO  ④  4.9g
（2）①  2a  <n<3a   ②11/3

試題分析：（1）①3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－=3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑
② 在反應中即生成了硝酸銅又生成了NO氣體。所以體現了硝酸的酸性和強氧化性。
③  NO不溶于水，但可與空氣反應。所以應采用排水法收集。
④因為n(Cu)=3.2g÷64g/mol=0.05mol.利用原子守恒，可以推得n(Cu(OH)₂)=0.05mol 。所以m(Cu(OH)₂)=0.05mol*98g/mol=4.9g 
（2）①因為反應后產物中是Fe（NO₃）和Fe（NO₃）₂ 。利用極端假設，若全部生成Fe（NO₃）₃，則a  mol  Fe（NO₃）₃ 中NO₃^-的物質的量為3a  mol  .若全部生成Fe（NO₃）₂ ，則a  mol  Fe（NO₃）₂ 中NO₃^-的物質的量為2a  mol。
②因為發生的反應有Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃₊NO+2H₂O   和  3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO+4H₂O   。又因為n(Fe³⁺)∶n(Fe²⁺) 為3∶1，可以假設n(Fe³⁺)=3mol,  n(Fe²⁺)=1mol。帶入方程式求出n(HNO₃)=12+8/3=44/3mol。而利用原子守恒反應物中n(Fe)=3+1=4mol.。則二者的物質的量之比為11/3₃反應的過程。