Question

現有Fe、Cu組成的合金，其中Cu、Fe的總物質的量為amol，Cu的物質的量分數為x；研成粉末后，全部投入含bmol HNO₃的稀溶液中，微熱使其充分反應，且硝酸的還原產物只有NO，試回答下列問題：(已知：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺)

（1）隨HNO₃用量的增加，溶液中的金屬離子和殘留固體的成分依次有六種情況，請用粒子符號填寫下列空白：

	①	②	③	④	⑤	⑥
溶液中的金屬離子		Fe2+		Fe2+、Cu2+		Cu2+、Fe3+
殘留固體成分	Fe、Cu		Cu	――	――	――

（2）當溶液中金屬離子只有Fe²⁺、Cu²⁺時，求b的取值范圍。

（3）當x=0.5時，溶液中Fe³⁺與Fe²⁺的物質的量相等時，在標準狀況共產生672mL氣體。求a、b的值。

Answer 1

(1)  

	①	②	③	④	⑤	⑥
溶液中的金屬離子	Fe2+		Fe2+、Cu2+		Fe2+、Cu2+、Fe3+
殘留固體成分		Cu		――	――	――

(2) 3Cu +  8HNO₃=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O

             ax   

3Fe  +  8HNO₃   =    3Fe(NO₃)₃  +  2NO↑  +  4H₂O

            a(1－x) 

    總耗用硝酸量：  n(HNO₃)₂=+=

所以：<b≤

(3) 0.5a×2十0.25a×2+0.25a×3=0.672L÷22.4L?mol^―1×3

      a=0.04mol

     b=0.5a×2+0.25a×2+0.25a×3+0.672L÷22.4L?mol^―1=2.25a+0.03mo1

     =2.25×0.04mol+0.03mol=0.12mol