Question

鐵粉和銅粉的均勻混合物，平均分成四等份，分別加入同濃度的稀硝酸，充分反應(yīng)，在標況下生成NO的體積和剩余金屬的質(zhì)量如下表（設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO）： 編號 ① ② ③ ④ 稀硝酸體積/mL 100 200 300 400 剩余金屬/g 18.0 9.6 0 0 NO體積/mL 2240 4480 6720 v 下列計算結(jié)果正確的是（　�。�

A．硝酸的濃度為0.4mol/L

B．①中溶解了5.6gFe

C．②中溶解了9.6gCu

D．④中v=8960

Answer 1

分析：由表中數(shù)據(jù)可知，實驗①②都有金屬剩余，則溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為+2價，在實驗①的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為18g-9.6g=8.4g，生成NO的體積為4480mL-2240mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，參加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，參加反應(yīng)金屬的平均摩爾質(zhì)量為

8.4g

1.5mol

=56g/mol，故該過程只有Fe參加反應(yīng)，故實驗①只有Fe參與反應(yīng)，根據(jù)NO的體積結(jié)合方程式計算硝酸的物質(zhì)的量、參加反應(yīng)Fe的物質(zhì)的量，根據(jù)c=

n

V

計算硝酸的物質(zhì)的量濃度，根據(jù)m=nM計算參加反應(yīng)Fe的質(zhì)量．
在實驗②的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為9.6g，生成NO的體積為6720mL-4480mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，若該過程只有Cu參加反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則Cu的物質(zhì)的量=

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，Cu的質(zhì)量=0.15mol×64g/mol=9.6g，等于參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量，故該過程只有Cu反應(yīng)，且Cu恰好完全反應(yīng)，故加入200mL硝酸時，F(xiàn)e恰好反應(yīng)生成硝酸亞鐵，在實驗③的基礎(chǔ)上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應(yīng)生成NO，根據(jù)亞鐵離子的物質(zhì)的量，利用電子轉(zhuǎn)移守恒計算該階段生成NO的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算該階段生成NO的體積，進而計算V的值．

解答：解：由表中數(shù)據(jù)可知，實驗①②都有金屬剩余，則溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為+2價，在實驗①的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為18g-9.6g=8.4g，生成NO的體積為4480mL-2240mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，參加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，參加反應(yīng)金屬的平均摩爾質(zhì)量為

8.4g

1.5mol

=56g/mol，故該過程只有Fe參加反應(yīng)，故實驗①只有Fe參與反應(yīng)，
在實驗②的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為9.6g，生成NO的體積為6720mL-4480mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，若該過程只有Cu參加反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則Cu的物質(zhì)的量=

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，Cu的質(zhì)量=0.15mol×64g/mol=9.6g，等于參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量，故該過程只有Cu反應(yīng)，且Cu恰好完全反應(yīng)，故加入200mL硝酸時，F(xiàn)e恰好反應(yīng)生成硝酸亞鐵，在實驗③的基礎(chǔ)上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應(yīng)生成NO，
A．由上述分析可知，實驗①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質(zhì)的量為

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據(jù)方程式可知，參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為0.1mol×4=0.4mol，故硝酸的物質(zhì)的量濃度=

0.4mol

0.1L

=4mol/L，故A錯誤；
B．由上述分析可知，實驗①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)方程式可知，參加反應(yīng)的Fe的物質(zhì)的量為0.1mol×

3

2

=0.15mol，故參加反應(yīng)Fe的質(zhì)量=0.15mol×56g/mol=8.4g，故B錯誤；
C．由上述分析可知，實驗②中參加反應(yīng)的金屬為Fe，Cu沒有參加反應(yīng)，故C錯誤；
D．由上述分析可知，實驗②中Fe與硝酸恰好反應(yīng)生成硝酸亞鐵，生成NO的物質(zhì)的量=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，由3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知，溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.3mol，在實驗③的基礎(chǔ)上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應(yīng)生成NO，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成NO的物質(zhì)的量=

0.3mol×(3-2)

5-2

=0.1mol，故生成NO的體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L=2240mL，故V=6720+2240=8960，故D正確，
故選：D．

點評：本題考查混合物的有關(guān)計算，根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷各階段發(fā)生的反應(yīng)是關(guān)鍵，側(cè)重對學(xué)生綜合能力的考查，過程復(fù)雜、計算量較大，為易錯題目，難度較大．