题目内容
现有Fe、Cu组成的合金，其中Cu、Fe的总物质的量为a mol，Cu的物质的量分数为x；研成粉末后，全部投入含b mol HNO
的稀溶液中，微热使其充分反应，且硝酸的还原产物只有NO，试回答下列问题：
（1）若剩余的残渣只有Cu，则溶液中含有的金属离子为__________。(写出所有可能情况)
（2）当溶液中金属离子只有Fe
、Cu时，则b的取值范围是(用a、x表示)___________。
（3）当x＝0.5，溶液中Fe
与Fe的物质的量相等时，在标准状况下共产生672 mL气体。则a＝____________、b＝_____________。
(1) Fe2＋或Fe2＋、Cu2＋ (2分)
(2) 
（2分）
(3) a＝0.04mol b＝0.12mol （2分）
【解析】
试题分析：(1) Cu、Fe的混合物与稀硝酸反应，金属可能有剩余，可能没有剩余．金属可能有剩余时，根据共存可知，剩余金属有两种情况：
①剩余Fe、Cu，当有Fe剩余时，溶液中能与Fe反应的Fe3+、Cu2+都不存在，所以溶液中只有Fe2+；
②只剩余Cu，溶液中一定不存在与Cu反应的Fe3+，根据离子共存，溶液可能只有Fe2+；
③通过②知，溶液中还可能存在的离子是Fe2+、Cu2+；
④当固体没有剩余时，可能存在的情况是：当Fe恰好与硝酸反应生成Fe2+，Cu恰好与硝酸生成Cu2+，所以溶液中存在的离子是Fe2+、Cu2+；
⑤通过④知，固体没有剩余时，生成的Fe3+部分反应，根据离子共存，溶液中存在的离子可能的Fe2+、Fe3+、Cu2+；
⑥通过④、⑤知，固体没有剩余时，铁、铜全部被氧化成离子，根据离子共存，溶液中存在的离子可能是Cu2+、Fe3+；
有如下情况：
|
残留固体成分 |
Fe、Cu |
Cu |
Cu |
-- |
-- |
__ |
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溶液中的金属离子 |
Fe2+ |
Fe2+ |
Fe2+、Cu2+ |
Fe2+、Cu2+ |
Fe2+、Fe3+、Cu2+ |
Cu2+、Fe3+ |
（2）当溶液金属离子只有Fe2＋、Cu2＋时，说明Cu恰好完全反应或者有剩余，而HNO3和Fe则完全反应（否则的话，如果有硝酸剩余，则Fe2＋则会被进一步氧化为Fe3＋；如果有Fe剩余，则会和Cu2＋继续反应）
3Cu+8HNO3
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
ax 
3Fe + 8HNO3 3Fe(NO3)2+2NO↑+ 4H2O?
a(1－x) 
总耗用硝酸量：n(HNO3)=+ =
所以：＜b≤
（3）当溶液中为Fe3＋、Fe2＋时，说明Cu、Fe完全反应（如果未完全反应，则Cu和Fe会和Fe3＋反应），并且HNO3也完全反应没有剩余（如果有硝酸剩余，则Fe2＋则会被进一步氧化为Fe3＋）溶液中Fe3＋、Fe2＋的物质的量相等，说明有一半Fe变为Fe3＋，一半变为Fe2+
当x=0.5，nFe3＋=nFe2＋ V(NO)=0.672L
则nFe3＋=nFe2＋=0.25a mol nCu = 0.5amol
此时3Fe＋8HNO33Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
①
3Cu＋8HNO33 Cu (NO3)2＋2NO＋4H2O
②
3Fe(NO3)2＋4HNO33Fe(NO3)3＋NO＋2H2O
③
反应均发生了，且无反应物剩余。
3Fe ＋
8HNO3 3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
①
0.5a 0.5a×8/3 0.5a 0.5a×2/3
3Cu＋8HNO3 3 Cu (NO3)2＋2NO↑＋4H2O
②
0.5a 0.5a×8/3 0.5a 0.5a×2/3
3Fe(NO3)2＋4HNO3 3Fe(NO3)3＋NO＋2H2O ③
0.25a 0.25a ×4/3 0.25a
0.5a×2/3 +0.5a×2/3 + 0.25a×1/3 =0.672L/22.4L·mol－1=0.03mol
解得：a=0.04 mol
b= 0.5a×8/3 + 0.5a×8/3+0.25a ×4/3=3a=3×0.04 mol =0.12 mol
阅读快车系列答案(1)用粒子符号填写下列空白(列举出全部可能的情况)
| ① | ② | ③ | ④ | … |
残留固体成分 |
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溶液中的金属离子 |
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(2)当溶液中金属离子只有Fe2+和Cu2+时，则b的取值范围是__________________(用a、x表示)。
(3)当x=0.5，溶液中Fe3+与Fe2+的物质的量相等时，在标准状况下共产生672 mL气体。求a、b的值。
2Fe2++Cu2+)?(1)随HNO3用量的增加，溶液中的金属离子和残留固体的成分依次有六种情况，请用粒子符号填写下列空白：
| ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ |
溶液中的金属离子 |
| Fe2+ |
| Fe2+ Cu2+ |
| Cu2+ Fe3+ |
残留固体成分 | Fe Cu |
| Cu | — | — | — |
(2)当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时，求b的取值范围。?
现有Fe、Cu组成的合金，其中Cu、Fe的总物质的量为amol，Cu的物质的量分数为x；研成粉末后，全部投入含bmol HNO3的稀溶液中，微热使其充分反应，且硝酸的还原产物只有NO，试回答下列问题：(已知：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+)
（1）随HNO3用量的增加，溶液中的金属离子和残留固体的成分依次有六种情况，请用粒子符号填写下列空白：
| ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ |
溶液中的金属离子 |
| Fe2+ |
| Fe2+、Cu2+ |
| Cu2+、Fe3+ |
残留固体成分 | Fe、Cu |
| Cu | ―― | ―― | ―― |
（2）当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时，求b的取值范围。
（3）当x=0.5时，溶液中Fe3+与Fe2+的物质的量相等时，在标准状况共产生672mL气体。求a、b的值。