Question

取一定量的Fe、Cu的混合物粉末，每次向其中加入100ml稀硝酸，实验中收集到的NO气体（惟一还原产物）的总体积及所得剩余物的质量记录如下（所有体积均在标准状况下测定）：

实验序号	1	2	3	4	5
硝酸溶液总体积	100mL	200mL	300mL	400mL	500mL
剩余固体的质量	18.6g	9.6g	0g	0g	0g
气体体积	2.24L	4.48L	6.72L	8.4L	8.4L

（1）该实验中所用稀硝酸的物质的量浓度为

 

．
（2）第4次实验中产生气体的原因（用离子方程式表示）

 

（3）第1次实验后剩余固体为

 

，第2次实验后剩余固体为

 

．（均填写化学式）
（4）混合物中铜的质量为

 

．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）实验1中金属有剩余，则硝酸完全反应，发生反应：3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，根据生成NO的体积，结合方程式计算n（HNO₃），进而计算c（HNO₃）；
（2）实验3中没有金属剩余，实验4中又生成NO，为硝酸与亚铁离子反应生成NO；
（3）由1、2两组数据分析，两次剩余物的质量相差9.2g，此时生成2.24 LNO气体，转移0.15 mol电子，若只溶解铁，质量为8.4 g，若只溶解铜，质量为9.6 g，由此可知这9.2 g中应有Fe和Cu两种金属，所以第1次实验后剩余金属为Fe和Cu，第2次实验后剩余金属只有Cu；
（4）假设在实验1的基础上再加入100mL硝酸溶液溶解的9.2g金属中Fe、Cu物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量及转移电子守恒列方程计算，混合物中Cu的质量为剩余金属（Cu）的质量与反应Cu的质量之和．

解答： 解：（1）实验1中金属有剩余，则硝酸完全反应，发生反应：3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
n（NO）=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，由方程式可知n（HNO₃）=0.1mol×

8

2

=0.4mol，故c（HNO₃）=

0.4mol

0.1L

=4mol/L，
故答案为：4mol/L；
（2）实验3中没有金属剩余，实验4中又生成NO，为硝酸与亚铁离子反应生成NO，反应离子方程式为：4H⁺+NO₃^-+3Fe²⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：4H⁺+NO₃^-+3Fe²⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）由1、2两组数据分析，两次剩余物的质量相差9.2g，此时生成2.24 LNO气体，转移0.15 mol电子，若只溶解铁，质量为8.4 g，若只溶解铜，质量为9.6 g，由此可知这9.2 g中应有Fe和Cu两种金属，所以第1次实验后剩余金属为Fe和Cu，第2次实验后剩余金属只有Cu，
故答案为：Fe、Cu；Cu；
（4）假设在实验1的基础上再加入100mL硝酸溶液溶解的9.2g金属中Fe、Cu物质的量分别为xmol、ymol，则：
由质量可得：56 x+64 y=9.2 
根据电子转移守恒可得：2（x+y）=3×0.1 
解得：x=0.05   y=0.1，
故混合物中Cu的质量为：0.1mol×64g/mol+6.4 g，
每次所取混合物中铜的质量6.4 g+9.6 g=16 g，
故答案为 16 g．

点评：本题考查混合物计算、硝酸性质，明确发生的反应判断反应进行程度是解题关键，（3）中注意利用极限法进行解答，难度中等．