Question

15．（1）在100mL 0.8mol/L硝酸溶液中加入足量铜粉，则被溶解的铜的质量为1.92g．
（2）在上述溶液中再加入足量稀硫酸，又有5.76g铜溶解．此过程中生成的气体在标准状况下的体积为1.344L．
（3）若向100mL 0.8mol/L硝酸溶液中加入铁粉，测得反应后的溶液中Fe²⁺与Fe³⁺的浓度之比为1：1，则加入铁的质量为1.344g．
（4）向100mL 0.8mol/L硝酸溶液中加入一定量Fe、FeO、Fe₂O₃的混合物，充分反应后，放出气体224mL（标准状况下），且测得溶液中铁元素只以Fe²⁺形式存在，为使Fe²⁺完全沉淀，可向反应后的溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液700mL．

Answer 1

分析 （1）根据n=cV计算出硝酸的物质的量，然后根据反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O计算出消耗Cu的物质的量，再根据m=nM计算出铜的质量；
（2）稀硫酸足量，硝酸根离子会完全反应，根据反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O计算出0.08mol硝酸完全反应消耗Cu的物质的量，结合（1）可知还能够溶解铜的物质的量，再根据m=nM计算出还能溶解铜的质量；然后根据电子守恒计算出生成NO的物质的量，再根据V=nVm计算出生成气体在标准状况下的体积；
（3）设出Fe²⁺、Fe³⁺的物质的量都为n，然后利用电子守恒、质量守恒定律列式计算；
（4）反应有气体生成，且测得溶液中铁元素只以Fe²⁺形式存在，则固体和稀硝酸都没有剩余，反应后生成溶质为硝酸亚铁，生成气体为NO，根据质量守恒定律计算出硝酸亚铁中含有硝酸根离子的物质的量；亚铁离子完全沉淀时生成氢氧化亚铁，根据铁元素守恒可知硝酸根离子与氢氧根离子的物质的量相等，然后根据V=$\frac{n}{c}$计算出向反应后的溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液的体积．

解答 解：（1）100mL 0.8mol/L硝酸溶液中含有硝酸的物质的量为：0.8mol/L×0.1L=0.08mol，根据反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，稀硝酸完全反应消耗Cu的物质的量为：0.08mol×$\frac{3}{8}$=0.03mol，则被溶解的铜的质量为：64g/mol×0.03mol=1.92g，
故答案为：1.92；
（2）根据反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，氢离子足量时硝酸根离子会完全反应，则0.08mol NO₃^-完全反应消耗Cu的物质的量为：0.08mol×$\frac{3}{2}$=0.12mol，根据（1）可知已经消耗了0.03molCu，则还会溶解铜的物质的量为：0.12mol-0.03mol=0.09mol，还能溶解铜的质量为：64g/mol×0.09mol=5.76g；
根据电子守恒，0.09molCu完全反应生成NO的物质的量为：$\frac{0.09mol×2}{5-2}$=0.06mol，标准状况下0.06molNO的物质的量为：22.4L/mol×0.06mol=1.344L，
故答案为：5.76；1.344；
（3）100mL 0.8mol/L硝酸溶液中含有硝酸的物质的量为：0.8mol/L×0.1L=0.08mol，
若向100mL 0.8mol/L硝酸溶液中加入铁粉，测得反应后的溶液中Fe²⁺与Fe³⁺的浓度之比为1：1，设Fe²⁺、Fe³⁺的物质的量都为n，则加入铁的物质的量为2n，
根据电子守恒可知生成NO的物质的量为：$\frac{2n+3n}{5-2}$=$\frac{5}{3}$n，生成的硝酸铁、硝酸亚铁中含有硝酸根离子的物质的量为：0.08mol-$\frac{5}{3}$n，
根据质量守恒定律可知生成硝酸亚铁、硝酸铁的物质的量都是n，则2n+3n=0.08mol-$\frac{5}{3}$n，解得：n=0.012mol，
则加入铁的总物质的量为：0.012mol+0.012mol=0.024mol，质量为：56g/mol×0.024mol=1.344g，
故答案为：1.344；
（4）向100mL 0.8mol/L（0.08mol）硝酸溶液中加入一定量Fe、FeO、Fe₂O₃的混合物，充分反应后，放出气体224mL（标准状况下），该气体为NO，物质的量为：$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol；
测得溶液中铁元素只以Fe²⁺形式存在，则反应生成硝酸亚铁，根据N原子守恒硝酸亚铁中含有硝酸根离子的物质的量为：0.08mol-0.01mol=0.07mol，
Fe²⁺完全沉淀时生成氢氧化亚铁，根据铁元素守恒可知硝酸亚铁与氢氧化亚铁的物质的量相等，则n（OH^-）=n（NO₃^-）=0.07mol，
所以向反应后的溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液为：$\frac{0.07mol}{0.1mol/L}$=700mL，
故答案为：700．

点评 本题考查了化学方程式的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用，试题知识点较多、计算量较大，充分考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．