Question

6．為了測定銅鐵合金中銅的質(zhì)量分數(shù)，在10.00g試樣中加入200mL、0.6mol/L的稀硝酸，充分反應(yīng)后剩余金屬7.48g，再向其中加入50mL、0.4mol/L的稀硫酸，充分振蕩后剩余金屬6.60g．若硝酸的還原產(chǎn)物只有NO，下列說法正確的是（　�。�

• A． 上述測定不能達到實驗?zāi)康?/td>
• B． 剩余的7.48g金屬為銅
• C． 共生成NO氣體 0.04mol
• D． 該合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為69.2%

Answer 1

分析 每次均有金屬剩余，說明反應(yīng)后溶液中一定沒有Fe³⁺，肯定有Fe²⁺，發(fā)生反應(yīng)方程式為：3Cu+8H⁺+NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，3Fe+8H⁺+NO₃^-=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，
而有金屬剩余，則反應(yīng)后溶液中必然不含H⁺，而NO₃^-只有$\frac{1}{4}$被還原：0.12mol×$\frac{1}{4}$=0.03mol，根據(jù)固體質(zhì)量變化判斷第一次溶解金屬情況；
第二次又加入H⁺為：0.05L×0.4mol/L×2=0.04mol，從方程式看出又有0.01mol的NO₃^-進一步被還原，設(shè)出銅和鐵的物質(zhì)的量，然后根據(jù)質(zhì)量變化及氫離子的物質(zhì)的量列式計算出第二次溶解的金屬，從而得出合金中各組分的含量、生成一氧化氮的物質(zhì)的量、銅的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：每次均有金屬剩余，說明反應(yīng)后溶液中肯定沒有Fe³⁺，肯定有Fe²⁺，發(fā)生反應(yīng)：
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
3   8    2
3Fe+8H⁺+2NO₃^-=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O
3   8    2
第一次加入H⁺和NO₃^-均為：0.2L×0.6mol/L=0.12mol，而有金屬剩余，知道反應(yīng)后溶液中必然不含H⁺，而NO₃^-只有$\frac{1}{4}$被還原：0.12mol×$\frac{1}{4}$=0.03mol，
消耗的金屬的物質(zhì)的量為：0.12mol×$\frac{3}{8}$=0.045mol，如果溶解的金屬全部為Fe，則消耗金屬的質(zhì)量為：56g/mol×0.045g=2.52g，
而金屬減少的質(zhì)量為：10.0g-7.48g=2.52g，則第一次溶解的只有Fe，Cu沒有參與反應(yīng)；
第二次又加入H⁺為：0.05L×0.4mol/L×2=0.04mol，根據(jù)方程式可知又有0.01mol的NO₃^-進一步被還原，而如果金屬全部消耗的是Fe，則金屬必然減少：56g/mol×$\frac{3}{8}$×0.04mol=0.84g＜7.48g-6.60g=0.88g；
而如果金屬消耗的都是Cu，則金屬減少：64g/mol×$\frac{3}{8}$×0.02mol=0.96g＞7.48g-6.60g=0.88g，說明第二次消耗的金屬為Fe和Cu；
則第一次反應(yīng)后剩余的7.48g金屬為Fe和Cu的混合物，6.60g完全為Cu，
設(shè)第二次溶解的鐵的物質(zhì)的量為xmol、銅的物質(zhì)的量為ymol，則：①xmol+ymol=$\frac{3}{8}$×0.04mol=0.015mol；
根據(jù)金屬質(zhì)量變化可知：②56g/mol×xmol+64g/mol×ymol=7.48g-6.60g=0.88g，
根據(jù)①②解得：x=0.01，y=0.005，
則混合物中Cu的質(zhì)量為：6.60g+64g/mol×0.005mol=6.92g，
A．由以上分析可知，可以計算出混合物中含有6.92g銅，從而得出合金中各組分的含量，故A錯誤；
B．剩余的7.48g為鐵和銅的混合物，故B錯誤；
C．根據(jù)反應(yīng)方程式可知，生成一氧化氮的物質(zhì)的量為反應(yīng)的氫離子總物質(zhì)的量的$\frac{1}{4}$，則：n（NO）=$\frac{1}{4}$（0.12mol+0.04mol）=0.04mol，故C正確；
D．根據(jù)計算可知，合金中含有6.92g銅，則銅的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{6.92g}{10g}$×100%=69.2%，故D正確；
故選CD．

點評 本題考查混合物的有關(guān)計算，題目難度較大，判斷第一次剩余的金屬組成是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，正確書寫反應(yīng)的離子方程式為解答本題前提，試題充分考查了學(xué)生的理解能力及化學(xué)計算能力．