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，在标准状况下生成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
请计算：
（1）实验所用的硝酸物质的量浓度为
4
4
mol/l；
（2）①中溶解了
8.4
8.4
g 铁；
（3）②中溶解的金属共
16.8
16.8
g；
（4）每份金属混合物为
26.4
26.4
g；
（5）④中V=
8960
8960
mL．
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
0.15mol
=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①中参加反应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；
②中溶解的金属为①中溶解的Fe与在①的基础上加入100mL硝酸溶解的金属的质量之和；
每份金属混合物为①中溶解的Fe与实验①剩余的金属的质量之和．
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
0.15mol
=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，
（1）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，
故答案为：4；
（2）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，
故答案为：8.4；
（3）由（2）知①中溶解了8.4gFe，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，
故实验②共溶解金属质量为8.4g+8.4g=16.8g，
故答案为：16.8g；
（4）由（2）知①中溶解了8.4gFe，故每份溶液中含有金属的质量为8.4g+18g=26.4g，
故答案为：26.4；
（5）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，
故答案为：8960．
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（　　）
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请回答：
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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：
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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
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．
（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
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，由
色斑的形成和距离
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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（ ）
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