Сколько мл 10% HNO3 (p=1.054g/ml) необходимо, чтобы растворить 5 г Fe!

Реакция: Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
n(Fe) = m/M = 5 г/56 г/моль = 0,089 моль
По уравнению - n(HNO3) = 4n(Fe) = 0,357 моль
m(HNO3) = n*M = 0,357 моль*63 г/моль = 22,5 г
m(р-ра) = m(HNO3)/w = 22,5 г/0,1 = 225 г
V(р-ра) = m/p = 225 г/1,054 г/мл = 21,3 мл

E0 Fe(2+/0) = -0,441 B
E0 Fe(3+/0) = -0,036 B

E0 (NO3-/N2) = 1,264 B
E0 (NO3-/N2O) = 1,116 B
E0 (NO3-/NO) = 0,957 B
E0 (NO3-/HNO2) = 0,94 B
E0 (NO3-/NH4+) = 0,87 B
E0 (NO3-/NO2) = 0,78 B

Составим самую предпочтительную реакцию:
5Fe + 12HNO3 --> 5Fe(NO3)2 + N2 + 6H2O, dE = 1,264 + 0,441 = 1,705 B

Fe(0) - 2e = Fe(2+) |5
2NO3(-) + 12H(+) + 10e = N2 + 6H2O| 1

5Fe(0) + 2NO3(-) + 12H(+) = 5Fe(2+) + N2 + 6H2O

Найдём сколько моль азотной содержится в 1 литре:
C = 10% * 1.054 г/мл * 10/63 г/моль = 1,673 моль/л

Найдём кол-во железа
n(Fe) = 5/56 = 0,089 моль
n(HNO3) = 0,089/5 * 12 = 0,214 моль
m(HNO3) = 0,214 * 63 = 13,482 г
m(р-ра) = 134,82 г
V(р-ра) = 134,82/1,054 г/мл = 128 мл

или (возьмём часть из 1 литра раствора кислоты, чтобы в нём было 0,214 моль кислоты, что через пропорцию решается так: V(HNO3) - 0,214 моль; 1 л- 1,673 моль, отсюда V(HNO3) = 1 л * 0,214 моль/1,673 моль)

V(HNO3) = 0,214 моль/ 1,673 моль/л = 128 мл

Это был наилучший вариант в плане растворения металла с наименьшими затратами кислоты. В действительности же Fe(2+) начнёт окисляться в растворе до Fe(3+) той же кислотой и затраты её увеличатся.

Fe + 4НNO3 --> Fe(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O, dE = 0,78 + 0,441 = 1,221 B

Fe(0) - 2e = Fe(2+) | 1
NO3(-) + 2H(+) + 1e = NO2 + H2O| 2

n(Fe) = 5 г/56 г/моль = 0,089 моль
n(HNO3) = 4 * n(Fe) = 0,357 моль

m(HNO3) = 0,357 * 63 = 22,491 г
m(р-ра) = 22,491 г/0,1 = 224,91 г
V(р-ра) = 224,91/1,054 г/мл = 213,4 мл
или
1,673 моль/л * V л = 0,357 моль
V = 213,4 мл

На самом деле последняя реакция идёт до NO2 хуже в 10% растворе, т. к. в этом случае наиболее предпочтительным продуктом будет N2

Fe+4HNO3-->Fe(NO3)3+NO+2H2O
n(Fe)=m/M=5/56=0,089 моль
n(HNO3)=0,35 моль
m(HNO3)=n*M*p=23,2407
m(HNO3)=w*m(r)=23,2307*0,1=2,32407 грамм