Question

(1)将一定量的铁粉加入到装有200 mL某浓度的稀硝酸溶液的容器中充分反应。

①容器中剩余m₁ g铁粉，收集到NO标准状况下体积为672 mL。

所得溶液中溶质的化学式           ，原硝酸溶液的物质的量浓度            mol/L。

②向上述固、液混合物中逐滴加入稀硫酸，直到不再产生NO气体为止，此时容器中还剩余铁粉m₂ g

则此时溶液中溶质的化学式           ，m₁-m₂ 的值为         g（精确到0.1g )

(2)铝电池性能优越，Al－空气燃料电池通常以NaCl溶液或KOH溶液为电解质溶液，通入空气的电极为正极，以多孔石墨为正极材料。若以NaCl溶液为电解质溶液，正极的反应式为______________；若以KOH溶液为电解质溶液，电池总反应为_______________________。

Answer

(1)①Fe(NO3)2 0.6 ② FeSO4 7.6

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

【解析】

试题分析：(1)①铁过量，因此所得溶液中溶质的化学式为Fe(NO3)2；NO的物质的量是0.672L÷22.4L/mol＝0.03mol，则转移电子的物质的量是0.03mol×3＝0.09mol。根据电子得失守恒可知消耗铁的物质的量是0.09mol÷2＝0.045mol，因此生成硝酸亚铁是0.045mol，所以参加反应的硝酸的物质的量是0.03mol＋0.045mol×2＝0.12mol，因此原硝酸溶液的物质的量浓度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，直到不再产生NO气体为止，此时容器中还剩余铁粉m2 g，这说明此时溶液中不存在硝酸根，因此溶质的化学式为FeSO4；溶液中硝酸根的物质的量是0.09mol，所以根据方程式8H＋＋3Fe＋2NO3－=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O可知溶解的铁是，因此m1-m2 的值为7.6g；

(2)以NaCl溶液为电解质溶液，正极是氧气得到电子，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；负极是铝失去电子转化为偏铝酸根离子，因此若以KOH溶液为电解质溶液，电池总反应为4Al＋3O2＋4KOH＝4KAlO2＋2H2O。

【考点定位】考查燃料电池、铁和硝酸反应的有关计算

【名师点晴】该题的难点是铁与硝酸反应的判断与计算，注意守恒法的灵活应用以及根据离子方程式进行有关的计算。许多有关化学反应的计算，如果能够巧妙地运用守恒规律可以达到快速解题的目的，常见的守恒关系有：①反应前后元素种类和某种原子总数不变的原子守恒；②电解质溶液中的电荷守恒；③氧化还原反应中得失电子数守恒、原电池或电解池中两极通过的电子总数相等；④从守恒思想出发还可延伸出多步反应中的关系式，运用关系式法等计算技巧巧妙解题。