一道化学题将7.8克铁粉加入200毫升
铁和稀硝酸,存在几个可能反应,
Fe + 2HNO3 = Fe(NO3)2 + H2↑ (方程1)
Fe + 8HNO3 = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O (方程2)
3Fe(NO3)2 + 4HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (方程3)
Fe + 2Fe(NO3)3 = 3Fe(NO3)2 (方程4)
前面的两个反应,是最初的引发反应,也是竞争反应。 后两个反应是衍生反应,取决于相对物质的量的多少而定。
很明显,我们知道,在溶液中HNO3中性分子比H+容易还原(这只是一个倾向,热力学的问题)...全部
铁和稀硝酸,存在几个可能反应,
Fe + 2HNO3 = Fe(NO3)2 + H2↑ (方程1)
Fe + 8HNO3 = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O (方程2)
3Fe(NO3)2 + 4HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (方程3)
Fe + 2Fe(NO3)3 = 3Fe(NO3)2 (方程4)
前面的两个反应,是最初的引发反应,也是竞争反应。
后两个反应是衍生反应,取决于相对物质的量的多少而定。
很明显,我们知道,在溶液中HNO3中性分子比H+容易还原(这只是一个倾向,热力学的问题),但并没有说,在反应速度上,HNO3比H+快(动力学问题)。
这里面又有两个问题要考虑。稀HNO3,强酸,认为是完全电离,所以是H+和NO3-。那么铁上转移的电子是带负电的,和NO3-排斥,而和H+亲近,这是很明显的H+要早捕获电子。另外,H+的还原只要1个电子就完成了,而NO3-的还原到NO需要3个电子,既然电子是一个一个转移的,那么H+的还原更容易完成,况且NO3-的还原,需要周围H+的帮助(转移掉N上的2个O原子)。
于是混淆了,头大了。
另外,高中教材上,只介绍了不活泼金属(比如Cu)和稀硝酸的反应(而且要加热条件),而没有介绍活泼金属和稀硝酸的反应。前者由于H+不能被还原而简化了反应;在后者中,我们不知道是否有H+被还原。
这种有竞争的氧化还原反应中,不能类推。
这种题目,没有事先约定或者限制条件时,从来就不是一个好的题目,从而留下了很多争论,年复一年,永远流传。。。。难道就没有人做个实验,具体研究一下吗?怎么可能要求一个高中生去思考这么说不清道不明的问题呢?倒是可以做为一个实验题目,用在竞赛中或者兴趣小组中。
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