Question

現有某金屬的硝酸鹽2．160g，充分加熱分解生成金屬氧化物0.960g和NO₂、O₂的混合氣體0.0270mol（不考慮N₂O₄）．請填空：
　（1）混合氣體中NO₂的物質的量為________mol．
（2）將此組成的混合氣體通入足量水中，剩余氣體在標準狀況下體積為________mL．
　 （3）該反應中金屬元素的化合價________（填升高、降低、不變）．
　 （4）寫出該硝酸鹽分解的化學方程式，標明電子轉移的方向和數目．

Answer 1

（1）0.024（2分）　（2）89.6（2分）　（3）升高（2分）　　
（4）4Fe（NO₃）₂2Fe₂O₃ +8NO₂ ↑+ O₂↑（4分）

（1）根據質量守恒，NO₂和O₂總質量為2.160-0.960=1.200，按照混合物計算，設NO₂的物質的量為xmol，O₂的物質的量為ymol，x+y="0.0270" 46x+30y=1.200，解得x=0.024，y=0.003。根據氧化還原中得失電子數相等可推知金屬為變價金屬．可寫出反應的化學方程式如下:（設金屬為M，在硝酸鹽中其化合價為+n，在金屬氧化物中其化合價為+m）
2aM（NO₃）n ="=" aM₂Om  +   8NO₂ +  O₂
0.006amol   0.003amol      0.024mol   0.003mol
根據質量守恒、電荷守恒列方程：
0.006amol×（M+62n）=2.16g
0.003amol×（2M+16m）=0.096g
0.006amol×（m-n）+0.003mol×4=0.0024mol×1
解方程討論得:a=2，m=3，n=2，M=56
所以:金屬為鐵
其化學方程式為:4Fe（NO₃）₂="=" 2Fe₂O₃ +8NO₂ ↑+ O₂↑
（2）NO₂和O₂溶于水4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，NO₂過量0.012mol，還發生反應3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，剩余NO 0.004mol，89.6mL。