Question

将Fe和Cu的混合粉末加入到100 mL 4 mol/L稀硝酸中充分反应后：
(1)若反应后有Cu剩余，则此溶液中一定有的阳离子是       ，可能有的阳离子是                   。
(2)若反应后的溶液中有Fe^3＋，则溶液中一定含有的阳离子是       ，可能含有的阳离子是                                                         。
(3)如果反应后的溶液中无金属剩余，则加入的金属质量最大为                         。
(4)如果加入的Fe和Cu的质量比为7∶8，则使HNO₃完全反应的金属最小质量为                                                                    。

Answer 1

(1)Fe^2＋　Cu^2＋
(2)Cu^2＋　Fe^2＋或H^＋
(3)9.6 g
(4)7.2 g

本题中要注意的是稀HNO₃将铁和铜氧化时的反应顺序：①与Fe反应生成Fe^3＋；②与Cu反应生成Cu^2＋；③Fe^3＋与Fe反应生成Fe^2＋。(1)若反应后有Cu剩余，则此溶液中一定有的阳离子是Fe^2＋，可能有的阳离子是Cu^2＋；(2)若反应后有Fe^3＋，则此溶液中一定有的阳离子是Cu^2＋，可能有的阳离子是Fe^2＋或H^＋，而这两者不能同时大量存在；(3)由上述的三个过程可知，只发生与铜的反应时所需的金属质量是最大的，由3Cu～8HNO₃可解得需Cu的质量最大为9.6 g；(4)因要求金属质量要最小，所以加入的铁要尽量多地耗酸，所以生成的是Fe^3＋，加入的Fe与Cu的质量比为7∶8，得到两者的物质的量之比为1∶1，根据Fe～4HNO_3,3Cu～8HNO₃可解得需金属的物质的量各为0.06 mol，从而可得金属的质量为7.2 g。