Question

現有一定量的鐵粉和銅粉的混合物，將其平均分成四份，分別加入同濃度不同體積的稀硝酸，充分反應后，在標準狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質量如表所示（假設硝酸的還原產物只有NO一種）． 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 根據上表中的數據計算分析，下列推斷正確的是（　　）

A．①中溶解了5.6 g Fe

B．②中溶解了9.6 g Cu

C．硝酸的物質的量濃度為4 mol?L^-1

D．④中V=6720

Answer 1

分析：①金屬鐵的活潑性強于銅，根據金屬鐵和硝酸發生反應的情況來書寫；
②先判斷酸是否完全反應，再根據金屬活動性判斷反應的金屬及生成的金屬離子價態，根據1、2兩組數據，結合采用極限法分析，確定剩余固體的成分，據此來計算即可．

解答：解：先是Fe與硝酸反應，生成硝酸鐵，如果有銅或是鐵剩余，都會與硝酸鐵反應，而生成硝酸亞鐵，然后再是銅與稀硝酸反應，①②中硝酸都是少量的，金屬是過量的，可以用①②的差值計算，3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
設②中反應Fe的物質的量為x mol，Cu的物質的量為y mol，則
2x+2y=3

(4480-2240)×10-3

22.4

    56x+64y=18-9.6
解得：x=0.15，y=0
說明②中只有鐵發生反應，而又根據鐵先跟稀硝酸反應，銅再跟稀硝酸反應可知，①中也是消耗的鐵，而沒有銅．
根據反應①3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
     0.15mol   0.4mol            0.1mol
 HNO₃濃度即為

0.4mol

0.1L

=4mol/L
③中反應假設酸與金屬恰好完全反應（即還是生成硝酸亞鐵）
得Fe為0mol，金屬Cu為0.15mol，此時消耗HNO₃為1.2mol，假設與實際消耗稀硝酸的量相符，假設成立，因而得到，反應總的Fe為8.4+8.4=16.8g，Cu為9.6g，③中金屬已無剩余，④中就應有硝酸鐵生成，即酸過量，據反應Fe+4HNO₃（稀）=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
所以n（NO）=

16.8

56

+

2

3

×

9.6

64

=0.4mol，所以V=8960．
故選C．

點評：本題考查了硝酸的性質，分析本題要注意以下幾點：
1、正確判斷鐵與硝酸反應生成離子的價態是解（1）的關鍵；
2、極限法是解（2）的好方法．
該題綜合性強，難度大，注意解題方法的合理應用．