Question

将铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成四等分，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 mL	200 mL	300 mL	400 mL
剩余金属/g	18.0 g	9.6 g	0	0
NO体积/L	2.24 L	4.48 L	6.72 L	V

经化学定量分析，下列推断正确的是（　　）

• A、①中溶解了5.6g Fe
• B、硝酸的浓度为4mol/L
• C、②中溶解了9.6g Cu
• D、④中V=6.72 L

Answer 1

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4.48L-2.24L=2.24L，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

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，参加反应金属的平均摩尔质量为

8.4g

0.15mol

=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，故实验①、②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6.72L-4.48L=2.24L，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=

0.1mol×(5-2)

2

=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，所以加入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，为硝酸与溶液中亚铁离子反应生成NO，根据亚铁离子的物质的量，利用电子转移守恒计算该阶段生成NO的物质的量，进而计算V的值．

解答：解：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4.48L-2.24L=2.24L，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

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，参加反应金属的平均摩尔质量为

8.4g

0.15mol

=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，故实验①、②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6.72L-4.48L=2.24L，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=

0.1mol×(5-2)

2

=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，所以加入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，为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

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根据方程式可知，参加反应的Fe的物质的量为0.1mol×

3

2

=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正确；
C．由A知①中溶解了8.4gFe，在实验①的基础上加入100mL硝酸，参加反应的Fe的质量为18g-9.6g=8.4g，故实验②共溶解Fe的质量为8.4g+8.4g=16.8g，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=

0.3mol×(3-2)

5-2

=0.1mol，故生成NO的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L，故V=6.72L+2.24L=8.96L，故D错误；
故选B．

点评：本题考查混合物的有关计算，题目过程复杂、计算量较大，为易错题目，根据表中数据判断各阶段发生的反应是解题关键，侧重对学生综合能力的考查．