Question

2．在8.08g铁与铜的混和物中，加入200mL、0.6mol/L的稀硝酸，充分反应后剩余金属5.44g，再向其中加入50mL、0.4mol/L的稀硫酸，充分振荡后剩余金属4.48g．若硝酸的还原产物只有NO，下列说法正确的是（　　）

• A． 剩余的5.44g金属为铁
• B． 剩余5.44g金属为铜
• C． 共生成NO气体 0.03mol
• D． 8.08g金属中铁的质量分数为20.8%

Answer 1

分析 每次均有金属剩余，说明反应后溶液中肯定没有Fe³⁺，肯定有Fe²⁺，发生反应：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，3Fe+8H⁺+2NO₃^-=Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，
而有金属剩余，知道反应后溶液中必然不含H⁺，而NO₃^-只有$\frac{1}{4}$被还原：0.12mol×$\frac{1}{4}$=0.03mol，设溶解Cu为xmol，溶解Fe为ymol，根据方程式及剩余金属质量列方程解答；
第二次又加入H⁺为：0.05L×0.4mol/L×2=0.04mol，从方程式看出又有0.01mol的NO₃^-进一步被还原．如果金属全部消耗的是Fe，计算金属质量减少，如果金属消耗的都是Cu，计算金属质量减少，与实际金属质量减少比较判断第一次剩余的金属，据此进行解答．

解答 解：每次均有金属剩余，说明反应后溶液中肯定没有Fe³⁺，肯定有Fe²⁺，发生反应：
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
 3      8      2
3Fe+8H⁺+2NO₃^-=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O
3      8      2
第一次加入H⁺和NO₃^-均为：0.2L×0.6mol/L=0.12mol，而有金属剩余，则反应后溶液中必然不含H⁺，而NO₃^-只有$\frac{1}{4}$被还原：0.12mol×$\frac{1}{4}$=0.03mol；
设溶解Cu为xmol，溶解Fe为ymol，则：xmol+ymol=$\frac{3}{8}$×0.12mol；且 64g/mol×xmol+56g/mol×ymol=8.08g-5.44g=2.64g．解这个方程组，得：x=0.015，y=0.03；
第二次又加入H⁺为：0.05L×0.4mol/L×2=0.04mol，从方程式看出又有0.01mol的NO₃^-进一步被还原．而如果金属全部消耗的是Fe，则金属必然减少：56g/mol×$\frac{3}{8}$×0.04mol=0.84g＜5.44g-4.48g=0.96g；
而如果金属消耗的都是Cu，则金属减少：64g/mol×$\frac{3}{8}$×0.02mol=0.96g=5.44g-4.48g=0.96g，说明消耗的只有Cu．则可知第一次反应后剩余的5.44g金属全部是Cu，
A．根据分析可知，第一次反应后剩余的5.44g金属全部是Cu，故A错误；
B．根据分析可知，第一次反应后剩余的5.44g金属全部是Cu，故B正确；
C．根据分析可知，n（NO）=n（NO₃^-）=0.03mol+0.01mol=0.04mol，故C错误；
D．根据分析可知，原混合物中含Cu：0.015mol×64g/mol+5.44g=6.4g，含Fe为：0.03mol×56g/mol=1.68g，原混合物中金属铁的质量分数为：$\frac{1.68g}{8.08g}$×100%=20.8%，故D正确；
故选BD．

点评 本题考查混合物的有关计算，题目难度中等，判断第一次剩余的金属组成是解题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．