Question

將鐵粉和銅粉的均勻混合物，平均分成四等分，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)量如表（設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO）：

編 號(hào)	①	②	③	④
稀硝酸體積/mL	100 mL	200 mL	300 mL	400 mL
剩余金屬/g	18.0 g	9.6 g	0	0
NO體積/L	2.24 L	4.48 L	6.72 L	V

經(jīng)化學(xué)定量分析，下列推斷正確的是（　　）

• A、①中溶解了5.6g Fe
• B、硝酸的濃度為4mol/L
• C、②中溶解了9.6g Cu
• D、④中V=6.72 L

Answer 1

分析：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4.48L-2.24L=2.24L，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、②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6.72L-4.48L=2.24L，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)，所以加入200mL硝酸時(shí)Fe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，根據(jù)亞鐵離子的物質(zhì)的量，利用電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算該階段生成NO的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算V的值．

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4.48L-2.24L=2.24L，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、②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6.72L-4.48L=2.24L，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)，所以加入200mL硝酸時(shí)Fe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(cuò)誤；
B．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=

0.4mol

0.1L

=4mol/L，故B正確；
C．由A知①中溶解了8.4gFe，在實(shí)驗(yàn)①的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的Fe的質(zhì)量為18g-9.6g=8.4g，故實(shí)驗(yàn)②共溶解Fe的質(zhì)量為8.4g+8.4g=16.8g，故C錯(cuò)誤；
D．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=

0.3mol×(3-2)

5-2

=0.1mol，故生成NO的體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L，故V=6.72L+2.24L=8.96L，故D錯(cuò)誤；
故選B．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的有關(guān)計(jì)算，題目過程復(fù)雜、計(jì)算量較大，為易錯(cuò)題目，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(duì)學(xué)生綜合能力的考查．