Question

鐵粉和銅粉的均勻混合物，平均分成四等份，分別加入同濃度的稀硝酸，充分反應，在標準狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質量如下表(設硝酸的還原產物只有NO)：

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

 
下列計算結果正確的是
A．①中溶解了5.6gFe                     B．硝酸的濃度為0.4mol/L
C．②中溶解了9.6gCu                     D．④中V=8960

Answer 1

D

解析試題分析：由表中數據可知，實驗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，在實驗①的基礎上再加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為18g-9.6g＝8.4g，生成NO的體積為4480mL-2240mL＝2240mL，NO物質的量為0.1mol，根據電子轉移守恒可知，參加反應金屬的物質的量為＝0.15mol，參加反應金屬的平均摩爾質量為＝56g/mol，故該過程只有Fe參加反應，即實驗①只有Fe參與反應。在實驗②的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為9.6g，生成NO的體積為6720mL-4480mL＝2240mL，NO物質的量為0.1mol，若該過程只有Cu參加反應，根據電子轉移守恒，則Cu的物質的量＝＝0.15mol，Cu的質量＝0.15mol×64g/mol＝9.6g，等于參加反應金屬的質量，故該過程只有Cu反應，且Cu恰好完全反應，故加入200mL硝酸時，Fe恰好反應生成硝酸亞鐵。在實驗③的基礎上再加入100mL硝酸，硝酸與溶液中亞鐵離子反應生成NO。A、由上述分析可知，實驗①發生反應3Fe+8HNO₃＝3Fe(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質的量為0.1mol，根據方程式可知，參加反應的Fe的物質的量為0.1mol×＝0.15mol，故參加反應Fe的質量＝0.15mol×56g/mol＝8.4g，故A錯誤；B、由上述分析可知，實驗①發生反應3Fe+8HNO₃＝3Fe(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質的量為2.24L÷22.4L/mol＝0.1mol，根據方程式可知，參加反應的硝酸的物質的量為0.1mol×4＝0.4mol，故硝酸的物質的量濃度＝0.4mol÷0.1L＝4mol/L，故B錯誤；C、由上述分析可知，實驗②中參加反應的金屬為Fe，Cu沒有參加反應，故C錯誤；D、由上述分析可知，實驗②中Fe與硝酸恰好反應生成硝酸亞鐵，生成NO的物質的量＝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的量為0.3mol，在實驗③的基礎上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應生成NO，根據電子轉移守恒可知，生成NO的物質的量＝＝0.1mol，故生成NO的體積為0.1mol×22.4L/mol＝2.24L＝2240mL，因此V＝6720ml+2240ml＝8960ml，故D正確，答案選D。
考點：考查鐵、銅與硝酸反應的有關計算