Question

14．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，充分反應后，在標準狀況下生成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）．

實驗編號	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

分析 （1）加入100mL硝酸時，金屬有剩余，說明金屬溶解生成二價離子且硝酸完全反應生成硝酸銀和NO，n（NO）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，生成NO和消耗硝酸之間的關(guān)系式為2NO----8HNO₃，據(jù)此計算硝酸濃度；
（2）②100-200mL時，溶解金屬質(zhì)量=9.0g-4.8g=4.2g，金屬有剩余，說明生成的金屬陽離子是二價鐵離子，增加n（NO）=$\frac{2.24-1.12}{22.4}$=0.05mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得n（金屬）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，金屬平均摩爾質(zhì)量=$\frac{4.2g}{0.075mol}$=56g/mol，所以溶解的是Fe；且0-100mL溶解的鐵和100-200mL溶解的鐵質(zhì)量相等，所以0-100mL溶解的Fe為8.4g；200-300mL時，溶解金屬質(zhì)量=4.8-0=4.8，增加n（NO=0.05mol假設(shè)溶解的完全是銅，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得n（金屬）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，金屬平均摩爾質(zhì)量=$\frac{4.8g}{0.075mol}$=64g/mol；
（3）②在金屬消耗完畢以后，硝酸將亞鐵離子氧化為三價鐵，在亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子過程中，結(jié)合試驗①可知還會產(chǎn)生1.12L的氣體，由此分析解答．

解答 解：（1）加入100mL硝酸時，金屬有剩余，說明金屬溶解生成二價離子且硝酸完全反應生成硝酸銀和NO，n（NO）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，生成NO和消耗硝酸之間的關(guān)系式為2NO----8HNO₃，c（HNO₃）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.05×4}{0.1}$=2mol/L，
答：硝酸的濃度為2mol/L；
（2）②100-200mL時，溶解金屬質(zhì)量=9.0g-4.8g=4.2g，金屬有剩余，說明生成的金屬陽離子是二價鐵離子，增加n（NO）=$\frac{2.24-1.12}{22.4}$=0.05mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得n（金屬）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，金屬平均摩爾質(zhì)量=$\frac{4.2g}{0.075mol}$=56g/mol，所以溶解的是Fe；且0-100mL溶解的鐵和100-200mL溶解的鐵質(zhì)量相等，所以0-100mL溶解的Fe為8.4g；200-300mL時，溶解金屬質(zhì)量=4.8-0=4.8，增加n（NO=0.05mol假設(shè)溶解的完全是銅，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得n（金屬）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，金屬平均摩爾質(zhì)量=$\frac{4.8g}{0.075mol}$=64g/mol，所以溶解的完全是Cu，所以③中溶解的Cu的質(zhì)量為4.8g，答：③中溶解的Cu的質(zhì)量為4.8g，
（3）②在金屬消耗完畢以后，硝酸將亞鐵離子氧化為三價鐵，在亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子過程中，結(jié)合試驗①可知還會產(chǎn)生1.12L的氣體，所以試驗④中V=4.48L，
答：④中的V為4.48L．

點評 本題考查混合物的計算、離子方程式的書寫，側(cè)重考查學生分析計算能力，難點是（2）題計算，明確每一步發(fā)生的反應是解本題關(guān)鍵，利用轉(zhuǎn)移電子守恒進行有關(guān)計算，注意物質(zhì)反應先后順序，題目難度中等．