Question

某合金中銅和鐵的物質(zhì)的量均為0.3mol，將其全部投入b mL 4mol?L^-1的硝酸溶液中，使其充分反應(yīng)（假設(shè)N0是唯一的還原產(chǎn)物）．
（1）若金屬有剩余，其質(zhì)量為m₁g，在溶液中再滴入稀硫酸后，剩余金屬為m₂g，則m₁與m₂的關(guān)系為：m₁______（填“＞”、“＜”或“=”）m₂．
（2）若b=450mL，則溶液中的陽(yáng)離子為______．
（3）若合金與硝酸溶液恰好反應(yīng)完全，求b的取值范圍（要有計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

解：（1）反應(yīng)后溶液中存在大量的NO₃^-，在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，可繼續(xù)與金屬反應(yīng)，所以加入硫酸后，NO₃^-與金屬繼續(xù)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而溶解金屬，所以金屬的質(zhì)量減小，
故答案為：＞；
（2）n（HNO₃）=0.45L×4mol/L=1.8mol，
可能反應(yīng)有①3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
②3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
③Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，
銅完全反應(yīng)消耗硝酸0.8 mol，
如發(fā)生反應(yīng)②，0.3 mol Fe需要硝酸0.8 mol，
如發(fā)生反應(yīng)③，0.3 mol Fe需要硝酸1.2mol，
而此時(shí)：0.8mol＜（1.8mol-0.8mol）＜1.2mol，
所以溶液中存在的離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺；
（3）有關(guān)反應(yīng)為：①3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
②3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
③Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，
根據(jù)方程式①計(jì)算，0.3mol Cu需要硝酸0.8 mol，
如果硝酸不足按方程式②計(jì)算，0.3mol Fe需要硝酸0.8 mol，
共需硝酸1.6mol，則b=400mL，
如果硝酸充足則按方程式③計(jì)算，0.3molFe需要硝酸1.2mol，
共需硝酸2mol，則b=500mL，
所以400mL≤b≤500mL，
答：b的取值范圍為400mL≤b≤500mL．
分析：（1）反應(yīng)后溶液中存在大量的NO₃^-，在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，可繼續(xù)與金屬反應(yīng)；
（2）、（3）可能反應(yīng)有3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，根據(jù)反應(yīng)的方程式計(jì)算．
點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的計(jì)算，題目難度中等，本題注意根據(jù)反應(yīng)的可能化學(xué)方程式，利用端值法計(jì)算，易錯(cuò)點(diǎn)為（3）．