Question

取一定量的Fe、Cu的混合物粉末，平均分成五等份，分别向每一份中加入一定量的稀硝酸，假设反应的还原产物只有NO，若实验中生成的NO气体体积及所得剩余固体的质量记录如下(所有体积均在标准状况下测定)：

实验序号	1	2	3	4	5
硝酸溶液体积	100 mL	200 mL	300 mL	400 mL	500 mL
剩余固体的质量	17.2 g	8 .0g	0 g	0 g	0 g
气体体积	2.24 L	4.48 L	6.72 L	7.84 L	7.84 L

求：(1)该实验中所用稀硝酸的物质的量浓度；
(2)每一等份的混合物粉末中铜的质量。

Answer 1

(1)该实验中所用稀硝酸的物质的量浓度为4 .0mol/L；
(2)实验中每次所取混合物粉末中铜的质量为14.4g。(其它合理解法，同样给分)

解析试题分析：根据表中数据分析：实验1后剩余的17.2g固体只可能为Cu或Fe、Cu；实验5中金属完全反应，生成n(NO)=7.84L÷22.4L/mol=0.35mol，反应后溶液含有Fe(NO₃)₃、Cu(NO₃)₂和过量HNO₃。
(1)假设实验1剩余的17.2g固体全部为Cu，实验1生成NO：n(NO)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol
由于实验2剩余8.0g固体，且比实验1多生成2.24LNO，即多生成0.1molNO则根据实验2多消耗的9.2g铜生成的NO小于0.1mol可知，假设实验1剩余的17.2g固体全部为Cu不成立。
所以实验1后剩余的17.2g固体只可能为Fe、Cu，实验1后溶液中只有Fe(NO₃)₂（2分）
2n (Fe参与反应)="3n(NO)=" 3×0.1mol
n (Fe参与反应)=0.15mol
每一份固体的质量为0.15mol×56g/mol+17.2g=25.6g
∴c(HNO₃)=" 4n(NO)/0.1L=4.0mol/L"
(2)设每一份固体(25.6g)中含有的Fe、Cu物质的量分别为x、y
56x+64y="25.6g"
3x+2y= 
联立求解，解得x=0.2mol、y="0.225mol"
其中含铜：m(Cu)=" 0.225mol×64g/mol=14.4g"
考点：考查了氧化还原的计算。