在化学学习中,掌握化学反应方程式的配平是一项重要的技能。今天我们要讨论的是铁(Fe)与浓硝酸(HNO₃)之间的反应。
铁和浓硝酸的反应是一个典型的氧化还原反应。在这个过程中,浓硝酸会将铁氧化,并自身被还原为氮的某种化合物。通常情况下,浓硝酸会被还原成二氧化氮(NO₂),而稀硝酸则可能被还原成一氧化氮(NO)。但在这里我们主要关注的是浓硝酸的情况。
反应的主要产物包括硝酸铁(III)[Fe(NO₃)₃]以及二氧化氮(NO₂)。此外,反应还会产生水(H₂O)。
未配平的化学方程式如下:
Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + H₂O
接下来是配平的过程:
首先观察铁元素,每个Fe(NO₃)₃分子中含有一个铁原子,因此Fe前的系数应为1。
接着看氮元素,每个硝酸铁分子含有3个硝酸根离子(NO₃⁻),而每个二氧化氮分子含一个氮原子,所以NO₂前的系数应该是3。
再看氢元素,每个水分子含有两个氢原子,而每个硝酸根离子也含有一个氢原子,因此水分子前的系数应该是3。
最后检查氧元素是否平衡,每个硝酸根离子含有3个氧原子,共有9个氧原子;加上三个二氧化氮分子中的6个氧原子,总共是15个氧原子。另一方面,铁离子周围的9个硝酸根离子贡献了9个氧原子,再加上3个水分子中的3个氧原子,总共也是15个氧原子,因此氧元素已经平衡。
最终配平后的化学方程式为:
Fe + 6HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O
通过以上步骤,我们成功地完成了铁和浓硝酸反应方程式的配平。这不仅有助于理解该化学反应的本质,也为后续实验提供了理论依据。