Question

14．将铁和铜混合均匀并平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应后，在标准状况下生成NO的体积与剩余金属的质量见下表（设硝酸的还原产物只有NO）．

实验编号	①	②	③	④
稀硝酸体积/mL	100	200	300	400
剩余金属质量/g	9.0	4.8	0	0
NO体积/L	1.12	2.24	3.36	V

计算：
（1）硝酸的浓度为多少？
（2）③中溶解的Cu的质量为多少？
（3）④中的V为多少？

Answer 1

分析 （1）加入100mL硝酸时，金属有剩余，说明金属溶解生成二价离子且硝酸完全反应生成硝酸银和NO，n（NO）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，生成NO和消耗硝酸之间的关系式为2NO----8HNO₃，据此计算硝酸浓度；
（2）②100-200mL时，溶解金属质量=9.0g-4.8g=4.2g，金属有剩余，说明生成的金属阳离子是二价铁离子，增加n（NO）=$\frac{2.24-1.12}{22.4}$=0.05mol，根据转移电子守恒得n（金属）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，金属平均摩尔质量=$\frac{4.2g}{0.075mol}$=56g/mol，所以溶解的是Fe；且0-100mL溶解的铁和100-200mL溶解的铁质量相等，所以0-100mL溶解的Fe为8.4g；200-300mL时，溶解金属质量=4.8-0=4.8，增加n（NO=0.05mol假设溶解的完全是铜，
根据转移电子守恒得n（金属）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，金属平均摩尔质量=$\frac{4.8g}{0.075mol}$=64g/mol；
（3）②在金属消耗完毕以后，硝酸将亚铁离子氧化为三价铁，在亚铁离子转化为铁离子过程中，结合试验①可知还会产生1.12L的气体，由此分析解答．

解答 解：（1）加入100mL硝酸时，金属有剩余，说明金属溶解生成二价离子且硝酸完全反应生成硝酸银和NO，n（NO）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，生成NO和消耗硝酸之间的关系式为2NO----8HNO₃，c（HNO₃）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.05×4}{0.1}$=2mol/L，
答：硝酸的浓度为2mol/L；
（2）②100-200mL时，溶解金属质量=9.0g-4.8g=4.2g，金属有剩余，说明生成的金属阳离子是二价铁离子，增加n（NO）=$\frac{2.24-1.12}{22.4}$=0.05mol，根据转移电子守恒得n（金属）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，金属平均摩尔质量=$\frac{4.2g}{0.075mol}$=56g/mol，所以溶解的是Fe；且0-100mL溶解的铁和100-200mL溶解的铁质量相等，所以0-100mL溶解的Fe为8.4g；200-300mL时，溶解金属质量=4.8-0=4.8，增加n（NO=0.05mol假设溶解的完全是铜，
根据转移电子守恒得n（金属）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，金属平均摩尔质量=$\frac{4.8g}{0.075mol}$=64g/mol，所以溶解的完全是Cu，所以③中溶解的Cu的质量为4.8g，答：③中溶解的Cu的质量为4.8g，
（3）②在金属消耗完毕以后，硝酸将亚铁离子氧化为三价铁，在亚铁离子转化为铁离子过程中，结合试验①可知还会产生1.12L的气体，所以试验④中V=4.48L，
答：④中的V为4.48L．

点评 本题考查混合物的计算、离子方程式的书写，侧重考查学生分析计算能力，难点是（2）题计算，明确每一步发生的反应是解本题关键，利用转移电子守恒进行有关计算，注意物质反应先后顺序，题目难度中等．