Question

現有鐵和銅組成的合金共a mol，其中銅的物質的量分數為x．將此合金研成粉末狀后全部投入含b mol HNO₃的溶液中，微熱使其充分反應，HNO₃的還原產物只有NO．

(1)用微粒符號填寫下列空白(列舉出全部可能出現的情況)：

(2)當溶液中金屬離子只有Fe²⁺，Cu²⁺時，則b的取值范圍是(用a，x表示)________．

(3)當x＝0.5，溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的物質的量相等時，在標準狀況下共產生672 mL NO氣體．求a，b的值(寫出計算過程)．

Answer 1

答案：
解析：

(1) 　　(2)＜b≤a 　　(3)x＝0.5時，0.5a Cu，0.5a Fe0.25a Fe3+，0.25a Fe2+，0.5a Cu2+， 　　根據電子得失相等有： 　　0.25a×3＋0.25a×2＋0.5a×2＝×3， 　　解得a＝0.04． 　　溶液中：0.25a×3＋0.25a×2＋0.5a×2＝2.25a＝2.25×0.04＝0.09mol， 　　轉化成NO消耗的HNO3為0.03mol， 　　所以：b＝0.09＋0.03＝0.12mol． 　　導解：(1)Fe，Cu與稀HNO3反應時，由于還原性由強到弱順序為Fe＞Cu＞Fe2+，所以下列物質先后順序反應： 　　3Fe＋8HNO33Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　　3Cu＋8HNO33Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 　　3Fe(NO3)2＋4HNO33Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 　　HNO3的量由小到大時，依次發生如上反應，就有6種情況見解答(1)． 　　(2)溶液中只有Fe2+，Cu2+時，Fe2+為a(1－x)mol，Cu2+為0＜n(Cu2+)≤ax HNO3完全反應，依據電子得失相等可求出體現氧化性的硝酸：[2×a(1－x)＋2n(Cu2+)]×mol，體現出酸性的硝酸2a(1－x)＋2n(Cu2+)(根據溶液呈電中性)，總HNO3為＋2a(1－x)＋2n(Cu2+)＝b，因為0＜n(Cu2+)≤a x，所以，＜b≤a．