Question

现有一定量的铁粉和铜粉的混合物，将其平均分成四份，分别加入同浓度不同体积的稀硝酸，充分反应后，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如表所示(假设硝酸的还原产物只有NO一种）。根据上表中的数据计算分析，下列推断正确的是

A．①中溶解了5.6gFe                      B．②中溶解了9.6gCu

C．硝酸的物质的量浓度为4 mol•L^-1            D．④中V=6720

Answer

C

【解析】

试题分析：由于金属性Fe>Cu，所以Fe、Cu的混合物与硝酸反应时，先是Fe与硝酸反应产生Fe(NO3）3，若金属过量，Fe、Cu都与Fe(NO3）3反应产生Fe(NO3）2，然后是Cu与硝酸反应。根据表格数据可知①②中硝酸不足量，金属过量，③④金属都没有剩余，可能是恰好完全反应，也可能是硝酸过量，因此要以①②的数据进行计算。假设②中反应的Fe、Cu物质的量分别是x、y，由于金属过量，所以Fe被氧化变为Fe2+，则根据电子守恒可得2x+2y=[(4480-2240）×10-3]÷22.4/L；56x+64y=18.0-9.6，解得x=0.15mol，y=0,说明在②中只有Fe发生反应，②中Cu没有发生反应，选项B错误；由于还原性Fe>Cu。则在①中也是只有Fe发生反应，根据电子守恒可知n(NO）=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，则n(Fe）=(0.1mol×3）÷ 2=0.15mol；m(Fe）= 0.15mol×56g/mol=8.4g，选项A错误；①发生反应是3Fe+8HNO3(稀）= 3Fe(NO3）2+ 2NO↑+4H2O，n(NO）=0.1mol，则n(HNO3）=0.4mol，所以c(HNO3）=0.4mol÷0.1L=4mol/L，选项C正确；假设③中金属恰好完全反应，Fe生成Fe(NO3）2，Cu生成Cu(NO3）2，n(HNO3）= 4mol/L×0.3L=1.2mol，反应产生NO的物质的量是n(NO）=(6.72L-4.48L）÷22.4L/mol=0.1mol,假设③反应的Fe、Cu物质的量分别是x、y，2x+2y=0.1mol；56x+64y=9.6g-0=9.6g，解得x=0,y=0.15mol；即9.6g完全是Cu，在反应中消耗的Fe质量是8.4g+8.4g=16.8g，Cu质量是9.6g。在反应③中加入300mL硝酸时金属消耗完全，则在④中硝酸过量，Fe反应转化为Fe(NO3）3，根据电子守恒可知3n(NO）= 3n(Fe）+2n(Cu）= 3×(16.8g÷56g/mol）+ 2×(9.6g÷64g/mol）,解得n(NO）=0.4mol，所以在在标准状况下的体积是V(NO）= =0.4mol×22.4L/mol=8.96L=8960mL，选项D错误。

【考点定位】考查本题考查了氧化还原反应的有关计算的知识。

【名师点睛】在进行金属混合物与硝酸反应时，要明确Fe是变价金属，与少量硝酸发生反应，Fe被氧化为Fe2+，与足量的硝酸反应，Fe被氧化为Fe3+，金属的还原性Fe>Cu，计算混合物首先是Fe发生反应产生硝酸铁，如有金属铁或铜剩余，二者都会与硝酸铁反应而生成硝酸亚铁；然后再是铜与硝酸反应，学会使用极值的方法和守恒方法分析判断。确定固体的成分是本题的关键，本题难度较大，综合性强。要应用物质之间反应时物质的量的比等于方程式的化学计量数的比进行相应的化学计算。