Question

取一定量的鐵、銅混合物粉末，平均分成五等份，分別向每一份中加入一定量的稀硝酸，實驗中收集到的NO氣體（稀硝酸的唯一還原產(chǎn)物）的體積及所得剩余固體的質(zhì)量記錄如下（所有氣體的體積均在標(biāo)況下測定）

實驗序號	1	2	3	4	5
HNO3溶液的體積（mL）	100	200	300	400	500
剩余固體質(zhì)量（g）	17.2	8	0	0	0
氣體體積（L）	2.24	4.48	6.72	7.84	7.84

（1）該實驗中所用硝酸的物質(zhì)的量濃度______
（2）第一次實驗后剩余固體為______，第二次實驗剩余固體為______（均填寫化學(xué)式）
（3）求實驗中每次所取混合物中銅的質(zhì)量______．

Answer 1

解：（1）由第一組數(shù)據(jù)可知固體有剩余．無論硝酸和什么金屬反應(yīng)，根據(jù)N原子守恒得，n（HNO₃）=4 n（NO）．
加入100 mL硝酸溶液時，n（NO）=0.1mol，則n（HNO₃）=0.4mol，所以c（HNO₃）=4mol/L．
故答案為：c（HNO₃）=4mol/L
（2）由1、2兩組數(shù)據(jù)分析，兩次剩余物的質(zhì)量相差9.2g，此時生成2.24 LNO氣體（轉(zhuǎn)移0.15 mol電子）．若只溶解鐵，質(zhì)量為8.4 g，若只溶解銅，質(zhì)量為9.6 g．由此可知這9.2 g中應(yīng)有Fe和Cu兩種金屬．
所以第一次實驗后剩余金屬為Fe和Cu．第二次實驗后剩余金屬只有Cu．
故答案為：Fe、Cu； Cu
（3）由以上分析可知，第二次實驗后剩余銅8g，而與第一次相比少掉的9.2g中Fe和Cu都有．
設(shè)：這9.2g固體中Fe的物質(zhì)的量為xmol和Cu的物質(zhì)的量為ymol．
56 x+64 y=9.2 ①
2（x+y）=3×0.1 ②
解得y=0.1 mol，質(zhì)量是6.4 g．
每次所取混合物中銅的質(zhì)量6.4 g+8 g=14.4 g．
故答案為 14.4 g．
分析：（1）先判斷酸是否完全反應(yīng)，再根據(jù)金屬活動性判斷反應(yīng)的金屬及生成的金屬離子價態(tài)，根據(jù)硝酸和一氧化氮的關(guān)系式計算硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)濃度公式計算硝酸的物質(zhì)的量濃度．
（2）根據(jù)1、2兩組數(shù)據(jù)，結(jié)合采用極限法分析，確定剩余固體的成分．
（3）根據(jù)（2）分析1、2固體成分，計算1中銅的質(zhì)量，1、2中銅的質(zhì)量就是實驗中每次所取混合物中銅的質(zhì)量．
點評：本題考查了硝酸的性質(zhì)，分析本題要注意以下幾點：
1、正確判斷鐵與硝酸反應(yīng)生成離子的價態(tài)是解（1）的關(guān)鍵；
2、極限法是解（2）的好方法；