Question

將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(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質(zhì)量如下表（設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO）下列計(jì)算結(jié)果正確的是（　　）

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

• A、①中溶解了5.6gFe
• B、④中V=6720
• C、①的上層清液中含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺
• D、硝酸的濃度為4mol/L

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：A．由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)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(jià)，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(yīng)金屬的物質(zhì)的量為

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，參加反應(yīng)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(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；根據(jù)m=nM計(jì)算①中參加反應(yīng)Fe的質(zhì)量；
B．實(shí)驗(yàn)②中Fe與硝酸恰好反應(yīng)生成硝酸亞鐵，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9.6g，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，溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.3mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒和據(jù)V=nV_m計(jì)算生成的氣體體積；
C．由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①②都有金屬剩余，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O分析解答；
D．實(shí)驗(yàn)①硝酸全部反應(yīng)，根據(jù)c=

n

V

計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量濃度；

解答： 解：由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)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(jià)，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(yīng)金屬的物質(zhì)的量為

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，參加反應(yīng)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(yīng)，故實(shí)驗(yàn)①只有Fe參與反應(yīng)；
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(yīng)，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(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)，故加入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，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應(yīng)生成NO，
A．由上述分析可知，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

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據(jù)方程式可知，參加反應(yīng)的Fe的物質(zhì)的量為0.1mol×

3

2

=0.15mol，故參加反應(yīng)Fe的質(zhì)量=0.15mol×56g/mol=8.4g，故A錯誤；
B．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=

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(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)的量為：

0.3mol×(3-2)

5-2

=0.1mol，故生成NO的體積為：0.1mol×22.4L/mol=2.24L，則V=6.72L+2.24L=8.96L，故B錯誤；
C．實(shí)驗(yàn)①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，硝酸量不足，金屬過量，所以不可能有Fe³⁺、Cu²⁺，故C錯誤；
D．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

2.24L

22.4L/mol

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

0.4mol

0.1L

=4mol/L，故D正確；
故選D．

點(diǎn)評：本題考查混合物的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷各階段發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，側(cè)重對學(xué)生綜合能力的考查，本題過程復(fù)雜、計(jì)算量較大，為易錯題目，難度較大．