题目内容

铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表（设硝酸的还原产物只有NO）：
编号 ① ② ③ ④
稀硝酸体积/mL 100 200 300 400
剩余金属/g 18.0 9.6 0 0
NO体积/mL 2240 4480 6720 v
下列计算结果正确的是（　　）
分析：由表中数据可知，实验①②都有金属剩余，则溶液中不可能含有硝酸铁，溶液中金属离子为+2价，在实验①的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为18g-9.6g=8.4g，生成NO的体积为4480mL-2240mL=2240mL，NO物质的量为0.1mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为
0.1mol×(5-2)
2
=0.15mol，参加反应金属的平均摩尔质量为
8.4g
1.5mol
=56g/mol，故该过程只有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硝酸的物质的量、参加反应Fe的物质的量，根据c=
n
V
计算硝酸的物质的量浓度，根据m=nM计算参加反应Fe的质量．
在实验②的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为9.6g，生成NO的体积为6720mL-4480mL=2240mL，NO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=
0.1mol×(5-2)
2
=0.15mol，Cu的质量=0.15mol×64g/mol=9.6g，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，故加入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，为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．
解答：解：由表中数据可知，实验①②都有金属剩余，则溶液中不可能含有硝酸铁，溶液中金属离子为+2价，在实验①的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为18g-9.6g=8.4g，生成NO的体积为4480mL-2240mL=2240mL，NO物质的量为0.1mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为
0.1mol×(5-2)
2
=0.15mol，参加反应金属的平均摩尔质量为
8.4g
1.5mol
=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，故实验①只有Fe参与反应，
在实验②的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为9.6g，生成NO的体积为6720mL-4480mL=2240mL，NO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=
0.1mol×(5-2)
2
=0.15mol，Cu的质量=0.15mol×64g/mol=9.6g，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，故加入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，为硝酸与溶液中亚铁离子反应生成NO，
A．由上述分析可知，实验①发生反应3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，生成NO的物质的量为
2.24L
22.4L/mol
=0.1mol，根据方程式可知，参加反应的硝酸的物质的量为0.1mol×4=0.4mol，故硝酸的物质的量浓度=
0.4mol
0.1L
=4mol/L，故A错误；
B．由上述分析可知，实验①发生反应3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，生成NO的物质的量为0.1mol，根据方程式可知，参加反应的Fe的物质的量为0.1mol×
3
2
=0.15mol，故参加反应Fe的质量=0.15mol×56g/mol=8.4g，故B错误；
C．由上述分析可知，实验②中参加反应的金属为Fe，Cu没有参加反应，故C错误；
D．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=
4.48L
22.4L/mol
=0.2mol，由3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O可知，溶液中亚铁离子的物质的量为0.3mol，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=
0.3mol×(3-2)
5-2
=0.1mol，故生成NO的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L=2240mL，故V=6720+2240=8960，故D正确，
故选：D．
点评：本题考查混合物的有关计算，根据表中数据判断各阶段发生的反应是关键，侧重对学生综合能力的考查，过程复杂、计算量较大，为易错题目，难度较大．
练习册系列答案
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（2008?东莞一模）下列离子方程式书写正确的是（　　）
对于0.5mol/L Fe2（SO4）3和0.5mol/L CuSO4的混合溶液100mL，可用下列两种方法进行分离、提纯和转化．
方法1、用下图所示的流程进行分离，同时获得硫酸亚铁晶体和铜粉．

请回答：
（1）由滤液制取FeSO4?7H2O晶体要经过
加热蒸发
加热蒸发
、
冷却结晶
冷却结晶
、过滤、洗涤等步骤，要想加快过滤的速度可以通过抽滤的方法，则抽滤要用到的主要仪器是
布氏漏斗、吸滤瓶
布氏漏斗、吸滤瓶
．
（2）用100mL的混合液制取FeSO4?7H2O晶体，制得的晶体质量至少
55.6
55.6
g．
方法2、用纸层析方法进行分离，实验步骤如下：
①点样：如右图所示，在滤纸条末端约2cm处用铅笔画一个小圆点作为原点．
在原点处滴一滴Fe2（SO4）3和CuSO4的混合溶液．晾干后再滴，重复3次，要求留下斑点的直径小于0.5cm．将滤纸条用大头针固定在橡胶塞下面．
②展开：在大试管中加入9mL丙酮和1mL 3mol?L-1硫酸，混合均匀．把滤纸末端浸入溶剂中约0.5cm，注意不要让试样点接触展开剂．塞紧橡胶塞，将大试管垂直静置．
③显色：待溶剂扩散到滤纸上端时，取下滤纸，放在盛有浓氨水的试剂瓶瓶口上方，用氨气熏．请回答：
（3）硫酸的作用是
抑制Cu2+和Fe3+的水解
抑制Cu2+和Fe3+的水解
；在层析操作时，不让滤纸上的试样点接触展开剂的原因是
如果试样接触展开剂，样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂，导致实验失败
如果试样接触展开剂，样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂，导致实验失败
．
（4）氨熏后红棕色出现在滤纸上端，其原因是
Fe3+更易溶于丙酮，展开的速度快
Fe3+更易溶于丙酮，展开的速度快
，由
色斑的形成和距离
色斑的形成和距离
可判断分离的效果．
铁粉和铜粉共14.8g与足量的硫粉混合均匀，加热使之完全反应，得到21.2g黑色固体，求原金属粉末中铁粉的质量分数。

 

铁粉和铜粉共14.8g与足量的硫粉混合均匀，加热使之完全反应，得到21.2g黑色固体，求原金属粉末中铁粉的质量分数。

 
下列离子方程式书写正确的是（ ）
A．三氯化铝溶液中加人过量氨水  Al3++3OH-=Al（OH）3↓
B．稀硝酸中加入过量的铁粉：Fe+6H++3NO3-=Fe3++3NO2↑+3H2O
C．4mol/L的NaAlO2溶液和7mol/L的HCl等体积互相均匀混合：4AlO2-+7H++H2O=3Al（OH）3↓+Al3+
D．盐酸洗涤铜器表面的碱式碳酸铜：Cu2（OH）2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O

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