Question

在鐵粉和銅粉的均勻混合物中加入某濃度的硝酸，充分反應，硝酸的還原產物只有NO．當加入硝酸10mL時，剩余金屬1.8g，生成氣體0.224L；再增加硝酸10mL時，剩余金屬0.96g，又有0.224L氣體生成；繼續增加硝酸10mL時，金屬全部溶解，又有0.224L氣體生成（以上體積均換算為標準狀況下）．下列說法正確的是（　　）

• A、所加入硝酸的濃度是4mol/L
• B、加入硝酸10mL時，剩余金屬為鐵和銅
• C、共加入硝酸20mL時，剩余金屬有鐵和銅
• D、如果在金屬混合物中共加入硝酸40mL時，生成的NO仍是0.672L（標準狀況）

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：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，在第一次的基礎上加入10mL硝酸，參加反應的金屬的質量為1.8g-0.96g=0.84g，生成NO的體積為0.224L，NO物質的量為0.01mol，根據電子轉移守恒可知，參加反應金屬的物質的量為

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，參加反應金屬的平均摩爾質量為

0.84g

0.015mol

=56g/mol，故該過程只有Fe參加反應，故第一次加10mL只有Fe參與反應，根據NO的體積結合方程式計算硝酸的物質的量、參加反應Fe的物質的量，根據c=

n

V

計算硝酸的物質的量濃度，根據m=nM計算參加反應Fe的質量．
在第二次的基礎上加入10mL硝酸，參加反應的金屬的質量為0.96g，生成NO的體積為0.224L，NO物質的量為0.01mol，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=

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，Cu的質量=0.015mol×64g/mol=0.96g，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，故加入20mL硝酸時，Fe恰好反應生成硝酸亞鐵，在第三次的基礎上再加入10mL硝酸，為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=nV_m計算該階段生成NO的體積，進而計算V的值．

解答： 解：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，在第一次的基礎上加入10mL硝酸，參加反應的金屬的質量為1.8g-0.96g=0.84g，生成NO的體積為0.224L，NO物質的量為0.01mol，根據電子轉移守恒可知，參加反應金屬的物質的量為

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，參加反應金屬的平均摩爾質量為

0.84g

0.015mol

=56g/mol，故該過程只有Fe參加反應，故第一次加10mL只有Fe參與反應，根據NO的體積結合方程式計算硝酸的物質的量、參加反應Fe的物質的量，根據c=

n

V

計算硝酸的物質的量濃度，根據m=nM計算參加反應Fe的質量．
在第二次的基礎上加入10mL硝酸，參加反應的金屬的質量為0.96g，生成NO的體積為0.224L，NO物質的量為0.01mol，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=

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，Cu的質量=0.015mol×64g/mol=0.96g，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，故加入20mL硝酸時，Fe恰好反應生成硝酸亞鐵，在第三次的基礎上再加入10mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應生成NO，
A．由上述分析可知，第一次發生反應3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質的量為

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，根據方程式可知，參加反應的硝酸的物質的量為0.01mol×4=0.04mol，故硝酸的物質的量濃度=

0.04mol

0.01L

=4mol/L，故A正確；
B．在第一次的基礎上加入10mL硝酸，參加反應的金屬的質量為1.8g-0.96g=0.84g，生成NO的體積為0.224L，NO物質的量為0.01mol，根據電子轉移守恒可知，參加反應金屬的物質的量為

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，參加反應金屬的平均摩爾質量為

0.84g

0.015mol

=56g/mol，故該過程只有Fe參加反應，所以剩余金屬為鐵和銅，故B正確；
C．共加入硝酸20mL時，剩余金屬只有銅，故C錯誤；
D．由上述分析可知，實驗①發生反應3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質的量為0.1mol，根據方程式可知，參加反應的Fe的物質的量為0.01mol×

3

2

=0.015mol，后最后10ml是與亞鐵離子反應，0.015mol的亞鐵離子，轉移0.015mol的電子，生成的NO為0.112L，所以共生成氣體是0.784L（標準狀況），故D錯誤；
故選AB．

點評：本題考查混合物的有關計算，根據數據判斷各階段發生的反應是關鍵，側重對學生綜合能力的考查，過程復雜、計算量較大，為易錯題目，難度較大．