970、配平下列反应式:FeSO4+HNO3+H2SO4→Fe2(SO4)3+NO↑+H2O,下列答中系数自左到右正确的是( )

这是一道典型的氧化还原反应配平题。我们可以使用**化合价升降法（电子得失守恒）**结合**原子守恒**来进行推导。 ### 1. 标出变价元素的化合价 首先找出反应前后化合价发生变化的元素： * **铁 (Fe)**：在 $\text{FeSO}_4$ 中为 **$+2$** 价，在 $\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3$ 中为 **$+3$** 价。 * 变化：$+2 \rightarrow +3$，失去 $1$ 个电子（化合价升高 $1$）。 * **氮 (N)**：在 $\text{HNO}_3$ 中为 **$+5$** 价，在 $\text{NO}$ 中为 **$+2$** 价。 * 变化：$+5 \rightarrow +2$，得到 $3$ 个电子（化合价降低 $3$）。 ### 2. 使电子得失守恒（最小公倍数法） * Fe 失去 $1e^-$，N 得到 $3e^-$。 * 为了使电子得失平衡，最小公倍数为 $3$。 * 因此，含 Fe 的物质系数应乘以 **3**，含 N 的物质系数应乘以 **1**。 * 即：$3\text{Fe}^{2+} \rightarrow 3\text{Fe}^{3+}$ (共失 $3e^-$) * 即：$1\text{N}^{+5} \rightarrow 1\text{N}^{+2}$ (共得 $3e^-$) 此时初步系数如下： $$3\text{FeSO}_4 + 1\text{HNO}_3 + \dots \rightarrow \dots + 1\text{NO} + \dots$$ ### 3. 调整产物系数并配平其他原子 * **配平 Fe 原子**： 左边有 $3$ 个 Fe，右边 $\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3$ 中有 $2$ 个 Fe。为了消除分数，我们将上述所有系数乘以 **2**。 * Fe 的总变化量变为：$6\text{Fe}^{2+} \rightarrow 6\text{Fe}^{3+}$ (失 $6e^-$) * N 的总变化量变为：$2\text{N}^{+5} \rightarrow 2\text{N}^{+2}$ (得 $6e^-$) 此时方程式雏形为： $$6\text{FeSO}_4 + 2\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 3\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 2\text{NO} + \text{H}_2\text{O}$$ *(注：$\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3$ 的系数定为 $3$，因为左边有 $6$ 个 Fe)* * **配平 S (硫酸根) 原子**： * 右边：$3 \times \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3$ 含有 $3 \times 3 = 9$ 个 $\text{SO}_4^{2-}$。 * 左边：$6\text{FeSO}_4$ 提供了 $6$ 个 $\text{SO}_4^{2-}$。 * 缺少的 $3$ 个 $\text{SO}_4^{2-}$ 必须由 $\text{H}_2\text{SO}_4$ 提供。 * 因此，$\text{H}_2\text{SO}_4$ 的系数为 **3**。 此时方程式为： $$6\text{FeSO}_4 + 2\text{HNO}_3 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 3\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 2\text{NO} + \text{H}_2\text{O}$$ * **配平 H (氢) 原子**： * 左边：$2\text{HNO}_3$ 有 $2$ 个 H，$3\text{H}_2\text{SO}_4$ 有 $3 \times 2 = 6$ 个 H。总共 $2 + 6 = 8$ 个 H。 * 右边：$\text{H}_2\text{O}$ 中含有 $2$ 个 H。 * 因此，$\text{H}_2\text{O}$ 的系数应为 $8 / 2 = \mathbf{4}$。 * **最后检查 O (氧) 原子**（验证）： * 左边：$6\times4 (\text{from FeSO}_4) + 2\times3 (\text{from HNO}_3) + 3\times4 (\text{from H}_2\text{SO}_4) = 24 + 6 + 12 = 42$ 个 O。 * 右边：$3\times12 (\text{from Fe}_2(\text{SO}_4)_3) + 2\times1 (\text{from NO}) + 4\times1 (\text{from H}_2\text{O}) = 36 + 2 + 4 = 42$ 个 O。 * 氧原子守恒，配平正确。 ### 4. 最终系数 自左到右的系数依次为： $\text{FeSO}_4$: **6** $\text{HNO}_3$: **2** $\text{H}_2\text{SO}_4$: **3** $\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3$: **3** $\text{NO}$: **2** $\text{H}_2\text{O}$: **4** 即：**6, 2, 3, 3, 2, 4** ### 5. 选项对比 * A. 6, 2, 2, 3, 2, 4 （$\text{H}_2\text{SO}_4$ 系数错误） * **B. 6, 2, 3, 3, 2, 4 （完全匹配）** * C. 6, 2, 1, 3, 2, 1 （$\text{H}_2\text{SO}_4$ 和 $\text{H}_2\text{O}$ 系数错误） * D. 6, 2, 3, 3, 2, 9 （$\text{H}_2\text{O}$ 系数错误） 故正确答案为 **B**。