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
=0.15mol,参加反应金属的平均摩尔质量为:
=56g/mol,该过程只有Fe参加反应,所以实验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
=0.15mol,Cu的质量为: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:
=0.15mol,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,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
=0.15mol,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.根据以上分析可知,实验①中硝酸只与铁反应生成硝酸亚铁,铜没有参与反应,故A正确;
B.由上述分析可知,实验①发生反应3Fe+8HNO
3═3Fe(NO
3)
2+2NO↑+4H
2O,生成NO的物质的量为
=0.1mol,根据反应方程式可知,参加反应的铁的质量为:56g/mol×0.1mol×
=0.84g,还剩余18g金属,则原混合金属的质量为:(18g+8.4g)×4=105.6g,故B正确;
C.实验①发生反应3Fe+8HNO
3═3Fe(NO
3)
2+2NO↑+4H
2O,生成NO的物质的量为
=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为:c=
=4mol/L,故C正确;
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=
=0.2mol,由3Fe+8HNO
3═3Fe(NO
3)
2+2NO↑+4H
2O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的物质的量为:
=0.1mol,故生成NO的体积为:0.1mol×22.4L/mol=2.24L,则V=6.72L+2.24L=8.96L,故D错误;
故选D.