Question

取一定量的Fe、Cu的混合物粉末，平均分成五等份，分別向每一份中加入一定量的稀硝酸，假設(shè)反應(yīng)的還原產(chǎn)物只有NO，若實(shí)驗(yàn)中生成的NO氣體體積及所得剩余固體的質(zhì)量記錄如下(所有體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3	4	5
硝酸溶液體積	100 mL	200 mL	300 mL	400 mL	500 mL
剩余固體的質(zhì)量	17.2 g	8 .0g	0 g	0 g	0 g
氣體體積	2.24 L	4.48 L	6.72 L	7.84 L	7.84 L

求：(1)該實(shí)驗(yàn)中所用稀硝酸的物質(zhì)的量濃度；
(2)每一等份的混合物粉末中銅的質(zhì)量。

Answer 1

(1)該實(shí)驗(yàn)中所用稀硝酸的物質(zhì)的量濃度為4 .0mol/L；
(2)實(shí)驗(yàn)中每次所取混合物粉末中銅的質(zhì)量為14.4g。(其它合理解法，同樣給分)

試題分析：根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析：實(shí)驗(yàn)1后剩余的17.2g固體只可能為Cu或Fe、Cu；實(shí)驗(yàn)5中金屬完全反應(yīng)，生成n(NO)=7.84L÷22.4L/mol=0.35mol，反應(yīng)后溶液含有Fe(NO₃)₃、Cu(NO₃)₂和過(guò)量HNO₃。
(1)假設(shè)實(shí)驗(yàn)1剩余的17.2g固體全部為Cu，實(shí)驗(yàn)1生成NO：n(NO)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol
由于實(shí)驗(yàn)2剩余8.0g固體，且比實(shí)驗(yàn)1多生成2.24LNO，即多生成0.1molNO則根據(jù)實(shí)驗(yàn)2多消耗的9.2g銅生成的NO小于0.1mol可知，假設(shè)實(shí)驗(yàn)1剩余的17.2g固體全部為Cu不成立。
所以實(shí)驗(yàn)1后剩余的17.2g固體只可能為Fe、Cu，實(shí)驗(yàn)1后溶液中只有Fe(NO₃)₂（2分）
2n (Fe參與反應(yīng))="3n(NO)=" 3×0.1mol
n (Fe參與反應(yīng))=0.15mol
每一份固體的質(zhì)量為0.15mol×56g/mol+17.2g=25.6g
∴c(HNO₃)=" 4n(NO)/0.1L=4.0mol/L"
(2)設(shè)每一份固體(25.6g)中含有的Fe、Cu物質(zhì)的量分別為x、y
56x+64y="25.6g"
3x+2y= 
聯(lián)立求解，解得x=0.2mol、y="0.225mol"
其中含銅：m(Cu)=" 0.225mol×64g/mol=14.4g"