Question

鐵粉和銅粉的均勻混合物，平均分成四等份，分別加入同濃度的稀硝酸，充分反應，在標準狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質(zhì)量如下表（設硝酸的還原產(chǎn)物只有NO）：

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

請計算：
（1）實驗所用的硝酸物質(zhì)的量濃度為

4

mol/l；
（2）①中溶解了

8.4

g 鐵；
（3）②中溶解的金屬共

16.8

g；
（4）每份金屬混合物為

26.4

g；
（5）④中V=

8960

mL．

Answer 1

分析：由表中數(shù)據(jù)可知，實驗①②都有金屬剩余，則溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為+2價，在實驗①的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質(zhì)量為18g-9.6g=8.4g，
生成NO的體積為4480mL-2240mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，參加反應金屬的物質(zhì)的量為

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，
參加反應金屬的平均摩爾質(zhì)量為

8.4g

0.15mol

=56g/mol，
故該過程只有Fe參加反應，故實驗①只有Fe參與反應，
根據(jù)NO的體積結(jié)合方程式計算硝酸的物質(zhì)的量、參加反應Fe的物質(zhì)的量，
根據(jù)c=

n

V

計算硝酸的物質(zhì)的量濃度，根據(jù)m=nM計算①中參加反應Fe的質(zhì)量；
在實驗②的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質(zhì)量為9.6g，生成NO的體積為6720mL-4480mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，
若該過程只有Cu參加反應，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，
則Cu的物質(zhì)的量=

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，Cu的質(zhì)量=0.15mol×64g/mol=9.6g，等于參加反應金屬的質(zhì)量，
故該過程只有Cu反應，且Cu恰好完全反應，
故加入200mL硝酸時，F(xiàn)e恰好反應生成硝酸亞鐵，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(jù)亞鐵離子的物質(zhì)的量，利用電子轉(zhuǎn)移守恒計算該階段生成NO的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算該階段生成NO的體積，進而計算V的值；
②中溶解的金屬為①中溶解的Fe與在①的基礎上加入100mL硝酸溶解的金屬的質(zhì)量之和；
每份金屬混合物為①中溶解的Fe與實驗①剩余的金屬的質(zhì)量之和．

解答：解：由表中數(shù)據(jù)可知，實驗①②都有金屬剩余，則溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為+2價，在實驗①的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質(zhì)量為18g-9.6g=8.4g，
生成NO的體積為4480mL-2240mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，參加反應金屬的物質(zhì)的量為

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，
參加反應金屬的平均摩爾質(zhì)量為

8.4g

0.15mol

=56g/mol，
故該過程只有Fe參加反應，故實驗①只有Fe參與反應；
在實驗②的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質(zhì)量為9.6g，生成NO的體積為6720mL-4480mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，
若該過程只有Cu參加反應，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，
則Cu的物質(zhì)的量=

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，Cu的質(zhì)量=0.15mol×64g/mol=9.6g，等于參加反應金屬的質(zhì)量，
故該過程只有Cu反應，且Cu恰好完全反應，
故加入200mL硝酸時，F(xiàn)e恰好反應生成硝酸亞鐵，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，
（1）由上述分析可知，實驗①發(fā)生反應3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質(zhì)的量為

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，
根據(jù)方程式可知，參加反應的硝酸的物質(zhì)的量為0.1mol×4=0.4mol，
故硝酸的物質(zhì)的量濃度=

0.4mol

0.1L

=4mol/L，
故答案為：4；
（2）由上述分析可知，實驗①發(fā)生反應3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質(zhì)的量為0.1mol，
根據(jù)方程式可知，參加反應的Fe的物質(zhì)的量為0.1mol×

3

2

=0.15mol，
故參加反應Fe的質(zhì)量=0.15mol×56g/mol=8.4g，
故答案為：8.4；
（3）由（2）知①中溶解了8.4gFe，在實驗①的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質(zhì)量為18g-9.6g=8.4g，
故實驗②共溶解金屬質(zhì)量為8.4g+8.4g=16.8g，
故答案為：16.8g；
（4）由（2）知①中溶解了8.4gFe，故每份溶液中含有金屬的質(zhì)量為8.4g+18g=26.4g，
故答案為：26.4；
（5）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(zhì)的量=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，
由3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知，溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.3mol，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(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成NO的物質(zhì)的量=

0.3mol×(3-2)

5-2

=0.1mol，
故生成NO的體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L=2240mL，
故V=6720+2240=8960，
故答案為：8960．

點評：本題考查混合物的有關計算，根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷各階段發(fā)生的反應是關鍵，側(cè)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．