将Fe和Cu的混合粉末加入到100mL 4mol/L稀硝酸中充分反应后: (1)若反应后有Cu剩余,则此溶液中一定有的阳离子是_,可能有的阳离子是_.(不考虑水电离出的H+,下同) (2)若反应后的溶

问题描述:

将Fe和Cu的混合粉末加入到100mL 4mol/L稀硝酸中充分反应后:
(1)若反应后有Cu剩余,则此溶液中一定有的阳离子是______,可能有的阳离子是______.(不考虑水电离出的H+,下同)
(2)若反应后的溶液中有Fe3+,则溶液中一定含有的阳离子是______,可能含有的阳离子是______.
(3)如果反应后的溶液中无金属剩余,则加入金属粉末的最大质量应小于______.
(4)如果加入的Fe和Cu的质量比为7:8,则使HNO3完全反应的金属粉末的最小质量为______.

(1)若反应后有Cu剩余,肯定没有Fe3+,则此溶液中一定有Fe2+,可能有Cu2+;故答案为:Fe2+ Cu2+
(2)若反应后有Fe3+时,金属铜全部反应掉了2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,则此溶液中一定有Cu2+,可能有Fe2+;故答案为:Cu2+ Fe2+
(3)由上述三个过程可知,只发生与铜的反应时所需的金属量最多,由3Cu~8HNO3可解得需Cu的质量为9.6 g;故答案为:9.6 g;
(4)因要求HNO3完全反应且金属质量最小,所以加入的铁要尽可能多耗酸,所以生成的是Fe3+,而Fe和Cu的质量比为7:8,可得到两者的物质的量之比为1:1,设铁铜物质的量为x;
根据反应的定量关系:Fe→4HNO3,3Cu→8HNO3
                     1     4      3    8
                     x     4x     x    8x/3
硝酸物质的量为0.4mol;
所以根据计算得到:4x+8x/3=0.4,可解得需要Fe和Cu的物质的量均为0.06 mol,质量为0.06mol×64g/mol+0.06mol×56g/mol=7.2g;从而可得金属粉末的质量为7.2 g;
故答案为:7.2g.