Question

【題目】將一鐵、銅混合物粉末平均分成三等份，分別加入到同濃度、不同體積的稀硝酸中，充分反應后，收集到NO氣體的體積及剩余固體的質量如表 （設反應前后溶液的體積不變，氣體體積已換算為標準狀況時的體積）：

實驗序號	稀硝酸的體積/mL	剩余固體的質量/g	NO的體積/L
1	100	17.2	2.24
2	200	8.00	4.48
3	400	0	V

下列說法正確的是（　　）

A. 表中V=7.84 L

B. 原混合物粉末的質量為25.6 g

C. 原混合物粉未中鐵和銅的物質的量之比為2：3

D. 實驗3所得溶液中硝酸的物質的量濃度為0.875 molL﹣1

Answer 1

【答案】A

【解析】由第一組數據可知固體有剩余，硝酸與Fe、Cu反應，都有：3Fe+8HNO3=3Fe（NO）2+2NO↑+4H2O，3Cu+8HNO3=3Cu（NO）2+2NO↑+4H2O，根據化學方程式得，n（HNO3）=4 n（NO），加入100 mL硝酸溶液時，n（NO）=0.1mol，則n（HNO3）=0.4mol，所以c（HNO3）=4mol/L，由1、2兩組數據分析，兩次剩余物的質量相差9.2g，此時生成2.24 LNO氣體（轉移0.3 mol電子），根據電子守恒得：若只溶解鐵，消耗Fe的質量為8.4 g，若只溶解銅，消耗Cu的質量為9.6 g，由此現在消耗9.2g，介于兩者之間，可知這9.2 g中應有Fe和Cu兩種金屬，設Fe和Cu的物質的量分別為xmol和ymol，則解之得

所以9.2g中含鐵質量是2.8g，含銅的質量是6.4g，所以第一次實驗反應消耗的是Fe，反應后剩余金屬為Fe和Cu，而第二次實驗后剩余金屬只有銅，所以每一份固體混合物的質量為：8.4g+17.2g=25.6g，其中含鐵為8.4g+2.8g=11.2g，含銅的質量為：6.4g+8g=14.4g，所以鐵和銅的物質的量之比為11.2g÷56 g·mol-1：14.4g÷64 g·mol-1=8：9；

400ml硝酸的物質的量是：n（HNO3）=0.4L×4 mol·L-1=1.6mol,n(Fe)=0.2mol,n(Cu)=0.225mol,根據得失電子守恒和N元素守恒得：

銅完全反應消耗硝酸的物質的量為：n（HNO3）= n（NO）+2n[Cu（NO3）2]=n(Cu) ×2÷3+ 2n(Cu) ×2=0.6mol,鐵完全反應消耗硝酸的最多的（生成Fe3+）物質的量為：n（HNO3）=n（NO）+3n[Fe（NO3）3]=n(Fe)+3n(Fe)=0.8mol，共消耗硝酸0.8mol+0.6mol=1.4mol，小于1.6mol，所以硝酸過量，根據得失電子守恒，V（NO）=[2n（Cu）+3n（Fe）] ÷3 ×22.4L·,mol-1=7.84L，A正確；根據前面的推算，每一份混合物的質量是25.6g，原混合物粉末的質量為25.6 g×3=76.8g，B選項錯誤；根據前面的推算，鐵和銅的物質的量之比為8：9，C選項錯誤；根據前面的推算，實驗3消耗的硝酸是1.4mol，剩余0.2mol，所得溶液中硝酸的物質的量濃度為0.2mol÷0.4L=0.5mol/L，D選項錯誤；正確答案A。