Question

【题目】将铁和铜混合均匀并平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应后，在标准状况下生成NO的体积与剩余金属的质量见下表(设硝酸的还原产物只有NO)。

实验编号	①[	②	③	④
稀硝酸体积/mL	100	200	300	400
剩余金属质量/g	9.0	4.8	0	0
NO体积/L[	1.12	2.24	3.36	V

计算：

（1）硝酸的浓度为多少？

（2）③中溶解的Cu的质量为多少？

（3）④中的V为多少？

Answer 1

【答案】（1）2mol/L（2）4.8g（3）4.48L

【解析】

试题分析：根据题给数据可知，实验①、②都有金属剩余，则反应后的溶液中不可能含有硝酸铁，溶液中金属离子为亚铁离子和铜离子，实验②是在实验①的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为4.2g，生成NO的体积为1.12L，物质的量为0.05mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为0.05mol×（5—2）/2=0.075mol，参加反应金属的摩尔质量为56g/mol，该过程只有Fe参加反应，故实验①只有Fe参与反应，根据NO的体积结合方程式计算参加反应Fe的物质的量、硝酸的物质的量，根据m=nM计算参加反应Fe的质量，根据c=nV计算硝酸的物质的量浓度；在实验②的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为4.8g，生成NO的体积为1.12L，物质的量为0.1mol，若该过程只有Cu参加反应，根据电子转移守恒，则Cu的物质的量0.075mol，Cu的质量4.8g，等于参加反应金属的质量，故该过程只有Cu反应，且Cu恰好完全反应，则加入200mL硝酸时，Fe恰好反应生成硝酸亚铁，在实验③的基础上再加入100mL硝酸，硝酸与溶液中亚铁离子反应生成NO，根据亚铁离子的物质的量，利用电子转移守恒计算该阶段生成NO的物质的量，再根据V=nVm计算该阶段生成NO的体积，进而计算V的值。

（1）根据上述分析可知，实验①发生反应3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，生成NO的物质的量为0.05mol，则参加反应硝酸的物质的量为0.2mol，故硝酸的物质的量浓度2mol/L。

（2）在实验②的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为4.8g，生成NO的体积为1.12L，物质的量为0.1mol，若该过程只有Cu参加反应，根据电子转移守恒，则Cu的物质的量0.075mol，Cu的质量4.8g，等于参加反应金属的质量。

（3）由上述分析可知，实验②中Fe与硝酸恰好反应生成硝酸亚铁，生成NO的物质的量0.1mol，由3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O可知，溶液中亚铁离子的物质的量为0.15mol，在实验③的基础上再加入100mL硝酸，为硝酸与溶液中亚铁离子反应生成NO，根据电子转移守恒可知，生成NO的物质的量0.05mol，体积为1.12L，V=3.36L+1.12L=4.48L。