Question

取一定量的铁、铜混合物粉末，平均分成五等份，分别向每一份中加入一定量的稀硝酸，实验中收集到的NO气体（稀硝酸的唯一还原产物）的体积及所得剩余固体的质量记录如下（所有气体的体积均在标况下测定）

实验序号	1	2	3	4	5
HNO3溶液的体积（mL）	100	200	300	400	500
剩余固体质量（g）	17.2	8	0	0	0
气体体积（L）	2.24	4.48	6.72	7.84	7.84

（1）该实验中所用硝酸的物质的量浓度______
（2）第一次实验后剩余固体为______，第二次实验剩余固体为______（均填写化学式）
（3）求实验中每次所取混合物中铜的质量______．

Answer 1

解：（1）由第一组数据可知固体有剩余．无论硝酸和什么金属反应，根据N原子守恒得，n（HNO₃）=4 n（NO）．
加入100 mL硝酸溶液时，n（NO）=0.1mol，则n（HNO₃）=0.4mol，所以c（HNO₃）=4mol/L．
故答案为：c（HNO₃）=4mol/L
（2）由1、2两组数据分析，两次剩余物的质量相差9.2g，此时生成2.24 LNO气体（转移0.15 mol电子）．若只溶解铁，质量为8.4 g，若只溶解铜，质量为9.6 g．由此可知这9.2 g中应有Fe和Cu两种金属．
所以第一次实验后剩余金属为Fe和Cu．第二次实验后剩余金属只有Cu．
故答案为：Fe、Cu； Cu
（3）由以上分析可知，第二次实验后剩余铜8g，而与第一次相比少掉的9.2g中Fe和Cu都有．
设：这9.2g固体中Fe的物质的量为xmol和Cu的物质的量为ymol．
56 x+64 y=9.2 ①
2（x+y）=3×0.1 ②
解得y=0.1 mol，质量是6.4 g．
每次所取混合物中铜的质量6.4 g+8 g=14.4 g．
故答案为 14.4 g．
分析：（1）先判断酸是否完全反应，再根据金属活动性判断反应的金属及生成的金属离子价态，根据硝酸和一氧化氮的关系式计算硝酸的物质的量，再根据浓度公式计算硝酸的物质的量浓度．
（2）根据1、2两组数据，结合采用极限法分析，确定剩余固体的成分．
（3）根据（2）分析1、2固体成分，计算1中铜的质量，1、2中铜的质量就是实验中每次所取混合物中铜的质量．
点评：本题考查了硝酸的性质，分析本题要注意以下几点：
1、正确判断铁与硝酸反应生成离子的价态是解（1）的关键；
2、极限法是解（2）的好方法；