Question

有三份不同質量的鐵粉樣品①②③，甲、乙、丙三位同學各取一份樣品分別與含有0.8molHNO₃的稀硝酸反應,反應后硝酸和鐵均無剩余，且硝酸的還原產物只有NO。據此回答下列問題：
(1)甲取樣品①，反應后的溶液中鐵只以Fe³⁺離子的形式存在，則樣品①的質量為   g。
(2)乙取樣品②，反應后的溶液中既含有Fe³⁺、又含有Fe²⁺離子，則樣品②的質量(設為ag)范圍是               。
(3)丙取樣品③，將其慢慢加入到稀硝酸中，并不斷攪拌，反應過程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^—三種離子中的兩種離子的物質的量的變化曲線如下圖所示，則該曲線表示的是    
物質的量變化的曲線，請你在此圖中再畫出另外種離子的物質的量的變化曲線。

Answer 1

(1) 11.2g   (2) 111.2＜a＜16.8 
(3) NO₃^-；

試題分析：（1）設Fe的物質的量是x，則生成硝酸鐵也是x，
所以被還原的硝酸是0.8mol－3x
根據電子的得失守恒可知，3x＝3×（0.8mol－3x）
解得x＝0.2mol
所以鐵的質量是0.2mol×56g/mol＝11.2g
（2）如果鐵的氧化產物是亞鐵離子，則生成硝酸亞鐵是2x
所以被還原的硝酸是0.8mol－2x
根據電子的得失守恒可知，2x＝3×（0.8mol－2x）
解得x＝0.3mol
所以鐵的質量是0.3mol×56g/mol＝16.8g
因此如果是反應后的溶液中既含有Fe³⁺、又含有Fe²⁺離子
則樣品②的質量是11.2＜a＜16.8
（3）由于最初溶液中NO₃^－的物質的量就是0.8mol，所以曲線表示的是NO₃^－的物質的量變化的曲線；根據反應的方程式Fe＋4HNO₃＝Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O、2Fe(NO₃)₃＋Fe=3Fe(NO₃)₂可知，鐵離子的最大值是0.2mol。如果繼續加入鐵，則開始生成亞鐵離子，亞鐵離子的最大值是0.3mol。
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度試題的考查，側重對學生解題能力的培養。試題綜合性強，貼近高考，旨在培養學生分析、歸納、總結問題的能力。有利于調動學生的學習興趣和學習積極性，也有助于培養學生的邏輯推理能力和逆向思維能力，有助于提升學生的學科素養。該題的關鍵是明確反應原理，然后結合題意靈活運用即可。