Question

在铁粉和铜粉的均匀混合物中加入某浓度的硝酸，充分反应，硝酸的还原产物只有NO．当加入硝酸10mL时，剩余金属1.8g，生成气体0.224L；再增加硝酸10mL时，剩余金属0.96g，又有0.224L气体生成；继续增加硝酸10mL时，金属全部溶解，又有0.224L气体生成（以上体积均换算为标准状况下）．下列说法正确的是（　　）

• A、所加入硝酸的浓度是4mol/L
• B、加入硝酸10mL时，剩余金属为铁和铜
• C、共加入硝酸20mL时，剩余金属有铁和铜
• D、如果在金属混合物中共加入硝酸40mL时，生成的NO仍是0.672L（标准状况）

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：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，在第一次的基础上加入10mL硝酸，参加反应的金属的质量为1.8g-0.96g=0.84g，生成NO的体积为0.224L，NO物质的量为0.01mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，参加反应金属的平均摩尔质量为

0.84g

0.015mol

=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，故第一次加10mL只有Fe参与反应，根据NO的体积结合方程式计算硝酸的物质的量、参加反应Fe的物质的量，根据c=

n

V

计算硝酸的物质的量浓度，根据m=nM计算参加反应Fe的质量．
在第二次的基础上加入10mL硝酸，参加反应的金属的质量为0.96g，生成NO的体积为0.224L，NO物质的量为0.01mol，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=

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，Cu的质量=0.015mol×64g/mol=0.96g，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20mL硝酸时，Fe恰好反应生成硝酸亚铁，在第三次的基础上再加入10mL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，再根据V=nV_m计算该阶段生成NO的体积，进而计算V的值．

解答： 解：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，在第一次的基础上加入10mL硝酸，参加反应的金属的质量为1.8g-0.96g=0.84g，生成NO的体积为0.224L，NO物质的量为0.01mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，参加反应金属的平均摩尔质量为

0.84g

0.015mol

=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，故第一次加10mL只有Fe参与反应，根据NO的体积结合方程式计算硝酸的物质的量、参加反应Fe的物质的量，根据c=

n

V

计算硝酸的物质的量浓度，根据m=nM计算参加反应Fe的质量．
在第二次的基础上加入10mL硝酸，参加反应的金属的质量为0.96g，生成NO的体积为0.224L，NO物质的量为0.01mol，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=

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，Cu的质量=0.015mol×64g/mol=0.96g，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20mL硝酸时，Fe恰好反应生成硝酸亚铁，在第三次的基础上再加入10mL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，第一次发生反应3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物质的量为

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，根据方程式可知，参加反应的硝酸的物质的量为0.01mol×4=0.04mol，故硝酸的物质的量浓度=

0.04mol

0.01L

=4mol/L，故A正确；
B．在第一次的基础上加入10mL硝酸，参加反应的金属的质量为1.8g-0.96g=0.84g，生成NO的体积为0.224L，NO物质的量为0.01mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为

0.01mol×(5-2)

2

=0.015mol，参加反应金属的平均摩尔质量为

0.84g

0.015mol

=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，所以剩余金属为铁和铜，故B正确；
C．共加入硝酸20mL时，剩余金属只有铜，故C错误；
D．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0.01mol×

3

2

=0.015mol，后最后10ml是与亚铁离子反应，0.015mol的亚铁离子，转移0.015mol的电子，生成的NO为0.112L，所以共生成气体是0.784L（标准状况），故D错误；
故选AB．

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