Question

3．將鐵粉和銅粉混合均勻后平均分成四等份，分別加入同濃度的稀硝酸充分反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質(zhì)量如表（設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO）：下列推斷正確的是（　�。�

編號	①	②	③	④
稀硝酸體積/mL	100	200	300	400
剩余金屬/g	18.0	9． 6	0	0
NO體積/mL	2240	4480	6720	V

• A． ①的上層清液中含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺
• B． 硝酸的濃度為1mol•L^-1
• C． 每份混合物中鐵粉的質(zhì)量為16.8g
• D． ④中V=11.2L

Answer 1

分析 A．由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①②都有金屬剩余，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O分析解答；
B．實(shí)驗(yàn)①硝酸全部反應(yīng)，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算硝酸的物質(zhì)的量濃度；
C．由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①②都有金屬剩余，則溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為+2價，在實(shí)驗(yàn)①的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為18g-9.6g=8.4g，生成NO的體積為4480mL-2240mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，參加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為$\frac{0.1mol×（5-2）}{2}$=0.15mol，參加反應(yīng)金屬的平均摩爾質(zhì)量為$\frac{8.4g}{0.15mol}$=56g/mol，故該過程只有Fe參加反應(yīng)，故實(shí)驗(yàn)①只有Fe參與反應(yīng)，根據(jù)NO的體積結(jié)合方程式計算參加反應(yīng)Fe的物質(zhì)的量；根據(jù)m=nM計算①中參加反應(yīng)Fe的質(zhì)量；
D．實(shí)驗(yàn)②中Fe與硝酸恰好反應(yīng)生成硝酸亞鐵，在實(shí)驗(yàn)②的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為9.6g，在實(shí)驗(yàn)③的基礎(chǔ)上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應(yīng)生成NO，溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.3mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒和據(jù)V=nV_m計算生成的氣體體積．

解答 解：由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①②都有金屬剩余，則溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為+2價，在實(shí)驗(yàn)①的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為18g-9.6g=8.4g，生成NO的體積為4480mL-2240mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，參加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為$\frac{0.1mol×（5-2）}{2}$=0.15mol，參加反應(yīng)金屬的平均摩爾質(zhì)量為 $\frac{8.4g}{0.15mol}$=56g/mol，故該過程只有Fe參加反應(yīng)，故實(shí)驗(yàn)①只有Fe參與反應(yīng)；
在實(shí)驗(yàn)②的基礎(chǔ)上加入100mL硝酸，參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量為9.6g，生成NO的體積為6720mL-4480mL=2240mL，NO物質(zhì)的量為0.1mol，若該過程只有Cu參加反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則Cu的物質(zhì)的量=$\frac{0.1mol×（5-2）}{2}$=0.15mol，Cu的質(zhì)量=0.15mol×64g/mol=9.6g，等于參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量，故該過程只有Cu反應(yīng)，且Cu恰好完全反應(yīng)，故加入200mL硝酸時，F(xiàn)e恰好反應(yīng)生成硝酸亞鐵，在實(shí)驗(yàn)③的基礎(chǔ)上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應(yīng)生成NO，
A．實(shí)驗(yàn)①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，硝酸量不足，金屬過量，所以不可能有Fe³⁺、Cu²⁺，故A錯誤；
B．實(shí)驗(yàn)①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質(zhì)的量為$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，根據(jù)方程式可知，參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為0.1mol×4=0.4mol，故硝酸的物質(zhì)的量濃度為：c=$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，故B錯誤；
C．由上述分析可知，實(shí)驗(yàn)①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質(zhì)的量為$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，根據(jù)方程式可知，參加反應(yīng)的Fe的物質(zhì)的量為0.1mol×$\frac{3}{2}$=0.15mol，故參加反應(yīng)Fe的質(zhì)量=0.15mol×56g/mol=8.4g，所以每份混合物中鐵粉的質(zhì)量為8.4g×2=16.8g，故C正確；
D．由上述分析可知，實(shí)驗(yàn)②中Fe與硝酸恰好反應(yīng)生成硝酸亞鐵，生成NO的物質(zhì)的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，由3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知，溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.3mol，在實(shí)驗(yàn)③的基礎(chǔ)上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應(yīng)生成NO，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成NO的物質(zhì)的量為：$\frac{0.3mol×（3-2）}{5-2}$=0.1mol，故生成NO的體積為：0.1mol×22.4L/mol=2.24L，則V=6.72L+2.24L=8.96L，故D錯誤；
故選C．

點(diǎn)評 本題考查混合物的有關(guān)計算，根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷各階段發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，側(cè)重對學(xué)生綜合能力的考查，本題過程復(fù)雜、計算量較大，為易錯題目，難度較大．