铁粉和铜粉的均匀混合物,平均分成三等份,分别加入同浓度的稀硝酸,充分反应,在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO)：编号 ① ② ③ 稀硝酸体积／mL 100 200 300 剩余金属／g 30．4 22 12．8 NO体积／mL 2 240 4 480 6 720 由上述数据推测：(1)硝酸的物质的量浓度.(2)③中溶解金属的成分是什么?其相应的质量为多少克?
问题描述：
铁粉和铜粉的均匀混合物,平均分成三等份,分别加入同浓度的稀硝酸,充分反应,在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO)：
编号 ① ② ③
稀硝酸体积／mL 100 200 300
剩余金属／g 30．4 22 12．8
NO体积／mL 2 240 4 480 6 720
由上述数据推测：
(1)硝酸的物质的量浓度.
(2)③中溶解金属的成分是什么?其相应的质量为多少克?
答
分析：1、由于金属有剩余,所以铁只能变为亚铁离子；2、2和1相比：硝酸增加100ml,金属减少8.4g,3和2相比：硝酸增加100ml,金属减少9.2g,为什么同样100ml硝酸,溶解的金属质量会增加呢?显然是：硝酸从100ml变为200ml时,还是只溶解铁；从200ml变为300ml时,才开始溶解铜.3、硝酸增加100ml,NO增加0.1mol,得电子0.3mol,由于铁及铜都是变为二价,所以参加反应的金属都是0.15mol,从而知道,参加反应的硝酸都是0.15*2+0.3=0.6 mol.
第一问的答案：0.6mol/0.1L=6mol/L
第二问的答案：铁和铜；从200ml变为300ml时,金属减少9.2g,物质的量为0.15mol,可以算出为0.05mol铁和0.1mol铜,也就是说,在第三份硝酸中溶解的金属,除了0.1mol铜以外,其余都是铁,300mL硝酸中,除去被还原的0.3mol以外,其余的0.3L*6mol/L-0.3mol=1.5mol都是存在于溶液中的NO3-,除了和0.1mol铜结合的0.2mol以外,其余1.3mol都是和铁结合的,所以铜的质量为6.4g,铁的质量为56*1.3/2=36.4g.