Question

现有等物质的量组成的Fe、Cu合金共0.1mol，研成粉末后，全部投入稀硝酸中，微热使其充分反应，已知硝酸的还原产物只有NO．由于HNO₃用量的不同，溶液中的金属离子和残留固体的成分会有多种情况．下列说法正确的是（　　）

• A、根据溶液中的金属离子和残留固体的成分最多会有5种情况
• B、若金属有剩余，在溶液中再滴入稀硫酸后，金属不会溶解
• C、当合金刚好溶解时，在标准状况下产生2.24LNO
• D、若合金全部溶解，在溶液中加入过量的氨水，（已知铜离子可转化为四氨合铜络离子溶于水）则经过滤、洗涤、干燥、充分灼烧、称量可得固体4g

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：A．根据剩余固体的成分结合物质还原性强弱、离子共存分析；
B．溶液中有硝酸根，在滴入稀硫酸，溶液中存在硝酸，可以溶解Fe、Cu；
C．金属恰好溶解，可能得到Fe²⁺、Cu²⁺或Cu²⁺、Fe³⁺或Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，结合电子转移计算判断生成NO的体积；
D．溶液加入过量氨水，铜离子转化为四氨合铜络离子，经过系列变化，最后获得的固体为Fe₂O₃，根据Fe的物质的量计算氧化铁的物质的量，再根据m=nM计算氧化铁的质量．

解答： 解：A．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	--	--	__
溶液中的金属离子	Fe2+	Fe2+	Fe2+、Cu2+	Fe2+、Cu2+	Fe2+、Fe3+、Cu2+	Cu2+、Fe3+

故A错误；
B．溶液中有硝酸根，在滴入稀硫酸，溶液中存在硝酸，可以溶解Fe、Cu，故金属又开始溶解，故B错误；
C．由A中分析可知，金属恰好溶解，可能得到Fe²⁺、Cu²⁺或Cu²⁺、Fe³⁺或Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，合金中Fe、Cu各为0.05mol．若为Fe²⁺、Cu²⁺，生成NO的物质的量为

0.05mol×2+0.05×2

3

=

0.2

3

mol，体积为

0.2

3

mol×22.4L/mol=1.49L．若为Cu²⁺、Fe³⁺，此时生成的NO最大，生成NO的物质的量为

0.05mol×2+0.05mol×3

3

=

0.25mol

3

mol，体积为

0.25mol

3

mol×22.4L/mol=1.87L，生成Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，NO的体积介于上述体积之间，故C错误；
D．溶液加入过量氨水，铜离子转化为四氨合铜络离子，经过系列变化，最后获得的固体为Fe₂O₃，合金中Fe、Cu各为0.05mol，故氧化铁的质量为0.05mol×

1

2

×160g/mol=4g，故D正确；
故选D．

点评：本题考查物质推断、混合物有关计算、硝酸的性质等，题目难度较大，注意根据共存及反应判断A中可能的情况，D选项为易错点、难点，学生很难考虑分析到氨水过量铜离子转化为四氨合铜络离子．