题目内容
【题目】现有铁和铜组成的合金共a mol，其中铜的物质的量分数为x。将此合金研成粉末状后全部投入含b mol硝酸的稀溶液中，微热使其充分反应，硝酸的还原产物只有NO。
（1）用粒子符号填写下列空白（列举出全部可能出现的情况）：
（2）当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时，则b的取值范围为 （用a、x表示）
（3）当x=0．5时，溶液中Fe3+和 Fe2+的物质的量相等，在标准状况下共生成672毫升NO气体，求a= ，b= 。
【答案】（1）
组序成 分 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ |
残留固体成分 | Fe、Cu | Cu | Cu | 无 | 无 | 无 |
溶液中金属离子 | Fe2＋ | Fe2＋ | Fe2＋ Cu2＋ | Fe2＋ Cu2＋ | Fe2＋、Cu2＋Fe3＋ | Fe3＋ Cu2＋ |
（2）[8a（1-x）/3]<b≤8a/3 （3）a=0.04；b=0.12
【解析】
试题分析：（1）Fe、Cu与稀HNO3反应时，由于还原性由强到弱顺序为Fe＞Cu＞Fe2+，所以下列物质先后顺序反应为：3Fe＋8HNO3
3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、3Cu＋8HNO33Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、
3Fe(NO3)2＋4HNO33Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，HNO3的量由小到大时，依次发生如上反应，就有6种情况见答案（1）。
（2）溶液中只有Fe2+，Cu2+时，Fe2+为a(1－x)mol，Cu2+为0＜n(Cu2+)≤ax，HNO3完全反应，依据电子得失相等可求出体现氧化性的硝酸：[2×a(1－x)＋2n(Cu2+)]×1/3mol，体现出酸性的硝酸2a(1－x)＋2n(Cu2+)(根据溶液呈电中性)，总HNO3为[2×(1-x)+2n(Cu2＋)]÷3＋2a(1－x)＋2n(Cu2+)＝b，因为0＜n(Cu2+)≤a x，所以，[8a（1-x）/3]<b≤8a/3 。
（3）x＝0.5时，0.5a Cu，0.5a Fe
0.25a Fe3+，0.25a Fe2+，0.5a Cu2+，根据电子得失相等有：0.25a×3＋0.25a×2＋0.5a×2＝0.672÷22.4×3，解得a＝0.04；溶液中NO3-：0.25a×3＋0.25a×2＋0.5a×2＝2.25a＝2.25×0.04＝0.09mol，转化成NO消耗的HNO3为0.03mol，所以b＝0.09＋0.03＝0.12mol。
