Question

現有0.1mol 等物質的量組成的Fe、Cu合金，研成粉末后，全部投入稀硝酸中，微熱使其充分反應，已知硝酸的還原產物只有NO．由于HNO₃用量的不同，溶液中的金屬離子和殘留固體的成分會有多種情況．下列說法不正確的是（ ）
A．根據溶液中的金屬離子和殘留固體的成分最多會有6種情況
B．若金屬有剩余，在溶液中再滴入稀硫酸后，金屬又開始溶解
C．當合金剛好溶解時，在標準狀況下產生2.24LNO
D．若合金全部溶解，在溶液中加入過量的氨水，經過濾、洗滌、干燥、充分灼燒、稱量得固體4g

Answer 1

【答案】分析：A．根據剩余固體的成分結合物質還原性強弱、離子共存分析；
B．溶液中有硝酸根，在滴入稀硫酸，溶液中存在硝酸，可以溶解Fe、Cu；
C．金屬恰好溶解，可能得到Fe²⁺、Cu²⁺或Cu²⁺、Fe³⁺或Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，結合電子轉移計算判斷生成NO的體積；
D．溶液加入過量氨水，銅離子轉化為四氨合銅絡離子，經過系列變化，最后獲得的固體為Fe₂O₃，根據Fe的物質的量計算氧化鐵的物質的量，再根據m=nM計算氧化鐵的質量．
解答：解：A．Cu、Fe的混合物與稀硝酸反應，金屬可能有剩余，可能沒有剩余．金屬可能有剩余時，根據共存可知，剩余金屬有兩種情況：
①剩余Fe、Cu，當有Fe剩余時，溶液中能與Fe反應的Fe³⁺、Cu²⁺都不存在，所以溶液中只有Fe²⁺；
②只剩余Cu，溶液中一定不存在與Cu反應的Fe³⁺，根據離子共存，溶液可能只有Fe²⁺；
③通過②知，溶液中還可能存在的離子是Fe²⁺、Cu²⁺；
④當固體沒有剩余時，可能存在的情況是：當Fe恰好與硝酸反應生成Fe²⁺，Cu恰好與硝酸生成Cu²⁺，所以溶液中存在的離子是Fe²⁺、Cu²⁺；
⑤通過④知，固體沒有剩余時，生成的Fe³⁺部分反應，根據離子共存，溶液中存在的離子可能的Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺；
⑥通過④、⑤知，固體沒有剩余時，鐵、銅全部被氧化成離子，根據離子共存，溶液中存在的離子可能是Cu²⁺、Fe³⁺；
有如下情況：

殘留固體成分	Fe、Cu	Cu	Cu	--	--	__
溶液中的金屬離子	Fe2+	Fe2+	Fe2+、Cu2+	Fe2+、Cu2+	Fe2+、Fe3+、Cu2+	Cu2+、Fe3+

故A正確；
B．溶液中有硝酸根，在滴入稀硫酸，溶液中存在硝酸，可以溶解Fe、Cu，故金屬又開始溶解，故B正確；
C．由A中分析可知，金屬恰好溶解，可能得到Fe²⁺、Cu²⁺或Cu²⁺、Fe³⁺或Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，合金中Fe、Cu各為0.05mol．若為Fe²⁺、Cu²⁺，生成NO的物質的量為=mol，體積為mol×22.4L/mol=1.49L．若為Cu²⁺、Fe³⁺，此時生成的NO最大，生成NO的物質的量為=mol，體積為mol×22.4L/mol=1.87L，生成Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，NO的體積介于上述體積之間，故C錯誤；
D．溶液加入過量氨水，銅離子轉化為四氨合銅絡離子，經過系列變化，最后獲得的固體為Fe₂O₃，合金中Fe、Cu各為0.05mol，故氧化鐵的質量為0.05mol××160g/mol=4g，故D正確；
故選C．
點評：本題考查物質推斷、混合物有關計算、硝酸的性質等，題目難度較大，注意根據共存及反應判斷A中可能的情況，D選項為易錯點、難點，學生很難考慮分析到氨水過量銅離子轉化為四氨合銅絡離子．