Question

20．將agFe和Cu的混合粉末加入到100mL4mol/L的稀硝酸中充分反應(yīng)后（假設(shè)還原產(chǎn)物只有NO），下列說法正確的是（　　）

• A． 若反應(yīng)后有Cu剩余，則反應(yīng)后溶液中含有的金屬陽離子一定是Cu²⁺
• B． 若反應(yīng)后的溶液中有Cu²⁺，則反應(yīng)后溶液中含有的金屬陽離子一定是Fe²⁺、Fe³⁺
• C． 若加入的Fe和Cu的質(zhì)量比為7：8，則使HNO₃完全反應(yīng)的金屬粉末質(zhì)量最小為7.2g
• D． 若兩者恰好反應(yīng)，則加入金屬粉末質(zhì)量8.4g＜a＜9.6g

Answer 1

分析 將Fe和Cu的混合粉末加入到100mL 4mol/L稀硝酸中充分反應(yīng)，可能的化學(xué)反應(yīng)為：Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑4+H₂O、Fe+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂、Cu+2Fe（NO₃）₃=2Fe（NO₃）₂+Cu（NO₃）₂；依據(jù)離子共存逐項分析，有Fe³⁺一定不存在Fe、Cu，有Fe一定不存在Fe³⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺；有Cu剩余一定無Fe³⁺、HNO₃，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：100mL4mol/L的稀硝酸中含有硝酸的物質(zhì)的量為：4mol/L×0.1L=0.4mol，
A．若反應(yīng)后有Cu剩余，則肯定沒有Fe³⁺，此溶液中一定有Fe²⁺，不一定含有Cu²⁺，故A錯誤；
B．若反應(yīng)后有Cu²⁺時，鐵一定完全反應(yīng)，但是銅可能有剩余，則反應(yīng)后的溶液中不一定含有Fe³⁺，故B錯誤；
C．因要求HNO₃完全反應(yīng)且金屬質(zhì)量最小，所以加入的鐵要盡可能多耗酸，所以生成的是Fe³⁺，而Fe和Cu的質(zhì)量比為7：8，可得到兩者的物質(zhì)的量之比為1：1，設(shè)鐵銅物質(zhì)的量為x，根據(jù)反應(yīng)的定量關(guān)系可得：
Fe→4HNO₃，3Cu→8HNO₃
1     4      3    8
x     4x     x    $\frac{8}{3}$x
硝酸物質(zhì)的量為0.4mol，則：4x+$\frac{8}{3}$x=0.4，可解得需要Fe和Cu的物質(zhì)的量均為0.06 mol，則金屬的最小質(zhì)量為：0.06mol×64g/mol+0.06mol×56g/mol=7.2g，故C正確；
D．由上述三個過程可知，只發(fā)生與銅的反應(yīng)時所需的金屬量最多，由3Cu～8HNO₃可解得需Cu的質(zhì)量為：0.4mol×$\frac{3}{8}$×64g/mol=9.6 g；當(dāng)金屬中完全為Fe且發(fā)生反應(yīng)Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O時，金屬的質(zhì)量最小，最小質(zhì)量為：56g/mol×0.4mol×$\frac{1}{4}$=5.6g，則混合物質(zhì)量范圍為：5.6g＜a＜9.6g，故D錯誤；
故選C．

點評 本題考查了混合物反應(yīng)的計算與判斷，題目難度較大，明確發(fā)生反應(yīng)的原理為解答關(guān)鍵，注意掌握極值法在化學(xué)計算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計算能力．