Question

铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO)：

编号	①	②	③	④
稀硝酸体积/mL	100	200	300	400
剩余金属/g	18.0	9.6	0	0
NO体积/mL	2240	4480	6720	V

下列计算结果正确的是

A．①中溶解了5.6gFe                      B．硝酸的浓度为0.4mol/L

C．②中溶解了9.6gCu                      D．④中V=8960

Answer

D

【解析】

试题分析：由表中数据可知，实验①②都有金属剩余，则溶液中不可能含有硝酸铁，溶液中金属离子为+2价，在实验①的基础上再加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为18g-9.6g＝8.4g，生成NO的体积为4480mL-2240mL＝2240mL，NO物质的量为0.1mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为＝0.15mol，参加反应金属的平均摩尔质量为＝56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，即实验①只有Fe参与反应。在实验②的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为9.6g，生成NO的体积为6720mL-4480mL＝2240mL，NO物质的量为0.1mol，若该过程只有Cu参加反应，根据电子转移守恒，则Cu的物质的量＝＝0.15mol，Cu的质量＝0.15mol×64g/mol＝9.6g，等于参加反应金属的质量，故该过程只有Cu反应，且Cu恰好完全反应，故加入200mL硝酸时，Fe恰好反应生成硝酸亚铁。在实验③的基础上再加入100mL硝酸，硝酸与溶液中亚铁离子反应生成NO。A、由上述分析可知，实验①发生反应3Fe+8HNO3＝3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，生成NO的物质的量为0.1mol，根据方程式可知，参加反应的Fe的物质的量为0.1mol×＝0.15mol，故参加反应Fe的质量＝0.15mol×56g/mol＝8.4g，故A错误；B、由上述分析可知，实验①发生反应3Fe+8HNO3＝3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，生成NO的物质的量为2.24L÷22.4L/mol＝0.1mol，根据方程式可知，参加反应的硝酸的物质的量为0.1mol×4＝0.4mol，故硝酸的物质的量浓度＝0.4mol÷0.1L＝4mol/L，故B错误；C、由上述分析可知，实验②中参加反应的金属为Fe，Cu没有参加反应，故C错误；D、由上述分析可知，实验②中Fe与硝酸恰好反应生成硝酸亚铁，生成NO的物质的量＝4.48L÷22.4L/mol＝0.2mol，由3Fe+8HNO3＝3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O可知，溶液中亚铁离子的物质的量为0.3mol，在实验③的基础上再加入100mL硝酸，为硝酸与溶液中亚铁离子反应生成NO，根据电子转移守恒可知，生成NO的物质的量＝＝0.1mol，故生成NO的体积为0.1mol×22.4L/mol＝2.24L＝2240mL，因此V＝6720ml+2240ml＝8960ml，故D正确，答案选D。

考点：考查铁、铜与硝酸反应的有关计算