Question

【題目】(1)將一定量的鐵粉加入到裝有200 mL某濃度的稀硝酸溶液的容器中充分反應。

①容器中剩余m1 g鐵粉，收集到NO標準狀況下體積為672 mL。

所得溶液中溶質的化學式 ，原硝酸溶液的物質的量濃度 mol/L。

②向上述固、液混合物中逐滴加入稀硫酸，直到不再產生NO氣體為止，此時容器中還剩余鐵粉m2 g

則此時溶液中溶質的化學式 ，m1-m2 的值為 g（精確到0.1g )

(2)鋁電池性能優越，Al－空氣燃料電池通常以NaCl溶液或KOH溶液為電解質溶液，通入空氣的電極為正極，以多孔石墨為正極材料。若以NaCl溶液為電解質溶液，正極的反應式為______________；若以KOH溶液為電解質溶液，電池總反應為_______________________。

Answer 1

【答案】(1)①Fe(NO3)2 0.6 ② FeSO4 7.6

(2)O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 4Al＋3O2＋4KOH＝4KAlO2＋2H2O

【解析】

試題分析：(1)①鐵過量，因此所得溶液中溶質的化學式為Fe(NO3)2；NO的物質的量是0.672L÷22.4L/mol＝0.03mol，則轉移電子的物質的量是0.03mol×3＝0.09mol。根據電子得失守恒可知消耗鐵的物質的量是0.09mol÷2＝0.045mol，因此生成硝酸亞鐵是0.045mol，所以參加反應的硝酸的物質的量是0.03mol＋0.045mol×2＝0.12mol，因此原硝酸溶液的物質的量濃度0.12mol÷0.2L＝0.6 mol/L。

②向上述固、液混合物中逐滴加入稀硫酸，直到不再產生NO氣體為止，此時容器中還剩余鐵粉m2 g，這說明此時溶液中不存在硝酸根，因此溶質的化學式為FeSO4；溶液中硝酸根的物質的量是0.09mol，所以根據方程式8H＋＋3Fe＋2NO3－=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O可知溶解的鐵是，因此m1-m2 的值為7.6g；

(2)以NaCl溶液為電解質溶液，正極是氧氣得到電子，其電極反應式為O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；負極是鋁失去電子轉化為偏鋁酸根離子，因此若以KOH溶液為電解質溶液，電池總反應為4Al＋3O2＋4KOH＝4KAlO2＋2H2O。