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，實驗中收集到的NO氣體（惟一還原產物）的總體積及所得剩余物的質量記錄如下（所有體積均在標準狀況下測定）：

實驗序號	1	2	3	4	5
硝酸溶液總體積	100mL	200mL	300mL	400mL	500mL
剩余固體的質量	18.6g	9.6g	0g	0g	0g
氣體體積	2.24L	4.48L	6.72L	8.4L	8.4L

（1）該實驗中所用稀硝酸的物質的量濃度為

 

．
（2）第4次實驗中產生氣體的原因（用離子方程式表示）

 

（3）第1次實驗后剩余固體為

 

，第2次實驗后剩余固體為

 

．（均填寫化學式）
（4）混合物中銅的質量為

 

．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）實驗1中金屬有剩余，則硝酸完全反應，發(fā)生反應：3Fe+8HNO₃（�。�=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，根據(jù)生成NO的體積，結合方程式計算n（HNO₃），進而計算c（HNO₃）；
（2）實驗3中沒有金屬剩余，實驗4中又生成NO，為硝酸與亞鐵離子反應生成NO；
（3）由1、2兩組數(shù)據(jù)分析，兩次剩余物的質量相差9.2g，此時生成2.24 LNO氣體，轉移0.15 mol電子，若只溶解鐵，質量為8.4 g，若只溶解銅，質量為9.6 g，由此可知這9.2 g中應有Fe和Cu兩種金屬，所以第1次實驗后剩余金屬為Fe和Cu，第2次實驗后剩余金屬只有Cu；
（4）假設在實驗1的基礎上再加入100mL硝酸溶液溶解的9.2g金屬中Fe、Cu物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質量及轉移電子守恒列方程計算，混合物中Cu的質量為剩余金屬（Cu）的質量與反應Cu的質量之和．

解答： 解：（1）實驗1中金屬有剩余，則硝酸完全反應，發(fā)生反應：3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃（�。�=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，
故答案為：4mol/L；
（2）實驗3中沒有金屬剩余，實驗4中又生成NO，為硝酸與亞鐵離子反應生成NO，反應離子方程式為：4H⁺+NO₃^-+3Fe²⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：4H⁺+NO₃^-+3Fe²⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）由1、2兩組數(shù)據(jù)分析，兩次剩余物的質量相差9.2g，此時生成2.24 LNO氣體，轉移0.15 mol電子，若只溶解鐵，質量為8.4 g，若只溶解銅，質量為9.6 g，由此可知這9.2 g中應有Fe和Cu兩種金屬，所以第1次實驗后剩余金屬為Fe和Cu，第2次實驗后剩余金屬只有Cu，
故答案為：Fe、Cu；Cu；
（4）假設在實驗1的基礎上再加入100mL硝酸溶液溶解的9.2g金屬中Fe、Cu物質的量分別為xmol、ymol，則：
由質量可得：56 x+64 y=9.2 
根據(jù)電子轉移守恒可得：2（x+y）=3×0.1 
解得：x=0.05   y=0.1，
故混合物中Cu的質量為：0.1mol×64g/mol+6.4 g，
每次所取混合物中銅的質量6.4 g+9.6 g=16 g，
故答案為 16 g．

點評：本題考查混合物計算、硝酸性質，明確發(fā)生的反應判斷反應進行程度是解題關鍵，（3）中注意利用極限法進行解答，難度中等．