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(yīng)后，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成NO的體積與剩余金屬的質(zhì)量見下表(設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)。

實(shí)驗(yàn)編號	①[	②	③	④
稀硝酸體積/mL	100	200	300	400
剩余金屬質(zhì)量/g	9.0	4.8	0	0
NO體積/L[	1.12	2.24	3.36	V

計(jì)算：

（1）硝酸的濃度為多少？

（2）③中溶解的Cu的質(zhì)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(jù)題給數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①、②都有金屬剩余，則反應(yīng)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(shí)驗(yàn)②是在實(shí)驗(yàn)①的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為4.2g，生成NO的體積為1.12L，物質(zhì)的量為0.05mol，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0.05mol×（5—2）/2=0.075mol，參加反應(yīng)金屬的摩爾質(zhì)量為56g/mol，該過程只有Fe參加反應(yīng)，故實(shí)驗(yàn)①只有Fe參與反應(yīng)，根據(jù)NO的體積結(jié)合方程式計(jì)算參加反應(yīng)Fe的物質(zhì)的量、硝酸的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算參加反應(yīng)Fe的質(zhì)量，根據(jù)c=nV計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量濃度；在實(shí)驗(yàn)②的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為4.8g，生成NO的體積為1.12L，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0.075mol，Cu的質(zhì)量4.8g，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)，則加入200mL硝酸時，F(xiàn)e恰好反應(yīng)生成硝酸亞鐵，在實(shí)驗(yàn)③的基礎(chǔ)上再加入100mL硝酸，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(jì)算該階段生成NO的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nVm計(jì)算該階段生成NO的體積，進(jìn)而計(jì)算V的值。

（1）根據(jù)上述分析可知，實(shí)驗(yàn)①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，生成NO的物質(zhì)的量為0.05mol，則參加反應(yīng)硝酸的物質(zhì)的量為0.2mol，故硝酸的物質(zhì)的量濃度2mol/L。

（2）在實(shí)驗(yàn)②的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為4.8g，生成NO的體積為1.12L，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0.075mol，Cu的質(zhì)量4.8g，等于參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量。

（3）由上述分析可知，實(shí)驗(yàn)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0.1mol，由3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O可知，溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.15mol，在實(shí)驗(yàn)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0.05mol，體積為1.12L，V=3.36L+1.12L=4.48L。