请写出四氧化三铁与稀硝酸反应的离子方程式,并解释反应过程中电子转移的情况。
请写出四氧化三铁与稀硝酸反应的离子方程式,并解释反应过程中电子转移的情况。
请写出四氧化三铁与稀硝酸反应的离子方程式,并解释反应过程中电子转移的情况。
答案:
离子方程式:$3Fe_3O_4 + 28H^+ + NO_3^- = 9Fe^{3+} + NO↑+ 14H_2O$。电子转移情况:每个$+2$价的铁离子失去一个电子变为$+3$价,总共失去三个电子;硝酸根离子被还原为一氧化氮,每个硝酸根离子得到三个电子。
解析:
本题考查氧化还原反应中离子方程式的书写及电子转移的分析。四氧化三铁($Fe_3O_4$)可视为氧化亚铁($FeO$)和三氧化二铁($Fe_2O_3$)的复合物,其中铁元素呈现$+2$价和$+3$价两种状态。当四氧化三铁与稀硝酸反应时,稀硝酸作为强氧化剂,会将$+2$价的铁氧化为$+3$价,同时自身被还原为一氧化氮($NO$)。反应的离子方程式为:$3Fe_3O_4 + 28H^+ + NO_3^- = 9Fe^{3+} + NO↑+ 14H_2O$。在电子转移方面,每个$+2$价的铁离子失去一个电子变为$+3$价,由于四氧化三铁中有三个$+2$价的铁离子,因此总共失去三个电子。而硝酸根离子($NO_3^-$)在反应中被还原为一氧化氮($NO$),每个硝酸根离子得到三个电子。根据电子守恒,反应中生成的$NO$的物质的量与失去电子的$+2$价铁离子的物质的量之比为$1:1$,即生成一摩尔一氧化氮。解题关键在于理解四氧化三铁的特殊结构以及氧化还原反应中电子守恒的原则。易错点在于可能忽略四氧化三铁中铁元素的两种价态,或者错误配平离子方程式。


