Question

【題目】將鐵和銅混合均勻并平均分成四等份，分別加入同濃度的稀硝酸，充分反應后，在標準狀況下生成NO的體積與剩余金屬的質量見下表(設硝酸的還原產物只有NO)。

實驗編號	①[	②	③	④
稀硝酸體積/mL	100	200	300	400
剩余金屬質量/g	9.0	4.8	0	0
NO體積/L[	1.12	2.24	3.36	V

計算：

（1）硝酸的濃度為多少？

（2）③中溶解的Cu的質量為多少？

（3）④中的V為多少？

Answer 1

【答案】（1）2mol/L（2）4.8g（3）4.48L

【解析】

試題分析：根據題給數據可知，實驗①、②都有金屬剩余，則反應后的溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為亞鐵離子和銅離子，實驗②是在實驗①的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為4.2g，生成NO的體積為1.12L，物質的量為0.05mol，根據電子轉移守恒可知，參加反應金屬的物質的量為0.05mol×（5—2）/2=0.075mol，參加反應金屬的摩爾質量為56g/mol，該過程只有Fe參加反應，故實驗①只有Fe參與反應，根據NO的體積結合方程式計算參加反應Fe的物質的量、硝酸的物質的量，根據m=nM計算參加反應Fe的質量，根據c=nV計算硝酸的物質的量濃度；在實驗②的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為4.8g，生成NO的體積為1.12L，物質的量為0.1mol，若該過程只有Cu參加反應，根據電子轉移守恒，則Cu的物質的量0.075mol，Cu的質量4.8g，等于參加反應金屬的質量，故該過程只有Cu反應，且Cu恰好完全反應，則加入200mL硝酸時，Fe恰好反應生成硝酸亞鐵，在實驗③的基礎上再加入100mL硝酸，硝酸與溶液中亞鐵離子反應生成NO，根據亞鐵離子的物質的量，利用電子轉移守恒計算該階段生成NO的物質的量，再根據V=nVm計算該階段生成NO的體積，進而計算V的值。

（1）根據上述分析可知，實驗①發生反應3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，生成NO的物質的量為0.05mol，則參加反應硝酸的物質的量為0.2mol，故硝酸的物質的量濃度2mol/L。

（2）在實驗②的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為4.8g，生成NO的體積為1.12L，物質的量為0.1mol，若該過程只有Cu參加反應，根據電子轉移守恒，則Cu的物質的量0.075mol，Cu的質量4.8g，等于參加反應金屬的質量。

（3）由上述分析可知，實驗②中Fe與硝酸恰好反應生成硝酸亞鐵，生成NO的物質的量0.1mol，由3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O可知，溶液中亞鐵離子的物質的量為0.15mol，在實驗③的基礎上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應生成NO，根據電子轉移守恒可知，生成NO的物質的量0.05mol，體積為1.12L，V=3.36L+1.12L=4.48L。