Question

2．在8.08g鐵與銅的混和物中，加入200mL、0.6mol/L的稀硝酸，充分反應后剩余金屬5.44g，再向其中加入50mL、0.4mol/L的稀硫酸，充分振蕩后剩余金屬4.48g．若硝酸的還原產物只有NO，下列說法正確的是（　�。�

• A． 剩余的5.44g金屬為鐵
• B． 剩余5.44g金屬為銅
• C． 共生成NO氣體 0.03mol
• D． 8.08g金屬中鐵的質量分數為20.8%

Answer 1

分析 每次均有金屬剩余，說明反應后溶液中肯定沒有Fe³⁺，肯定有Fe²⁺，發(fā)生反應：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，3Fe+8H⁺+2NO₃^-=Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，
而有金屬剩余，知道反應后溶液中必然不含H⁺，而NO₃^-只有$\frac{1}{4}$被還原：0.12mol×$\frac{1}{4}$=0.03mol，設溶解Cu為xmol，溶解Fe為ymol，根據方程式及剩余金屬質量列方程解答；
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．如果金屬全部消耗的是Fe，計算金屬質量減少，如果金屬消耗的都是Cu，計算金屬質量減少，與實際金屬質量減少比較判斷第一次剩余的金屬，據此進行解答．

解答 解：每次均有金屬剩余，說明反應后溶液中肯定沒有Fe³⁺，肯定有Fe²⁺，發(fā)生反應：
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，則反應后溶液中必然不含H⁺，而NO₃^-只有$\frac{1}{4}$被還原：0.12mol×$\frac{1}{4}$=0.03mol；
設溶解Cu為xmol，溶解Fe為ymol，則：xmol+ymol=$\frac{3}{8}$×0.12mol；且 64g/mol×xmol+56g/mol×ymol=8.08g-5.44g=2.64g．解這個方程組，得：x=0.015，y=0.03；
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．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＜5.44g-4.48g=0.96g；
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=5.44g-4.48g=0.96g，說明消耗的只有Cu．則可知第一次反應后剩余的5.44g金屬全部是Cu，
A．根據分析可知，第一次反應后剩余的5.44g金屬全部是Cu，故A錯誤；
B．根據分析可知，第一次反應后剩余的5.44g金屬全部是Cu，故B正確；
C．根據分析可知，n（NO）=n（NO₃^-）=0.03mol+0.01mol=0.04mol，故C錯誤；
D．根據分析可知，原混合物中含Cu：0.015mol×64g/mol+5.44g=6.4g，含F(xiàn)e為：0.03mol×56g/mol=1.68g，原混合物中金屬鐵的質量分數為：$\frac{1.68g}{8.08g}$×100%=20.8%，故D正確；
故選BD．

點評 本題考查混合物的有關計算，題目難度中等，判斷第一次剩余的金屬組成是解題的關鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學計算能力．