Question

將Fe和Cu的混合粉末加入到100mL 4mol/L稀硝酸中充分反應(yīng)后：
（1）若反應(yīng)后有Cu剩余，則此溶液中一定有的陽離子是

Fe²⁺

，可能有的陽離子是

Cu²⁺

．（不考慮水電離出的H⁺，下同）
（2）若反應(yīng)后的溶液中有Fe³⁺，則溶液中一定含有的陽離子是

Cu²⁺

，可能含有的陽離子是

Fe²⁺

．
（3）如果反應(yīng)后的溶液中無金屬剩余，則加入金屬粉末的最大質(zhì)量應(yīng)小于

9.6g

．
（4）如果加入的Fe和Cu的質(zhì)量比為7：8，則使HNO₃完全反應(yīng)的金屬粉末的最小質(zhì)量為

7.2g

．

Answer 1

分析：將Fe和Cu的混合粉末加入到100mL 4mol/L稀硝酸中充分反應(yīng)，可能的化學(xué)反應(yīng)為Fe+4HNO3=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑4+H₂O、Fe+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂、
Cu+2Fe（NO₃）₃=2Fe（NO₃）₂+Cu（NO₃）₂；依據(jù)離子共存逐項分析，有Fe³⁺一定不存在Fe  Cu，有Fe一定不存在Fe³⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺；有Cu剩余一定無Fe³⁺、HNO₃．

解答：解：（1）若反應(yīng)后有Cu剩余，肯定沒有Fe³⁺，則此溶液中一定有Fe²⁺，可能有Cu²⁺；故答案為：Fe²⁺　Cu²⁺；
（2）若反應(yīng)后有Fe³⁺時，金屬銅全部反應(yīng)掉了2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，則此溶液中一定有Cu²⁺，可能有Fe²⁺；故答案為：Cu²⁺　Fe²⁺；
（3）由上述三個過程可知，只發(fā)生與銅的反應(yīng)時所需的金屬量最多，由3Cu～8HNO₃可解得需Cu的質(zhì)量為9.6 g；故答案為：9.6 g；
（4）因要求HNO₃完全反應(yīng)且金屬質(zhì)量最小，所以加入的鐵要盡可能多耗酸，所以生成的是Fe³⁺，而Fe和Cu的質(zhì)量比為7：8，可得到兩者的物質(zhì)的量之比為1：1，設(shè)鐵銅物質(zhì)的量為x；
根據(jù)反應(yīng)的定量關(guān)系：Fe→4HNO₃，3Cu→8HNO₃
                     1     4      3    8
                     x     4x     x    8x/3
硝酸物質(zhì)的量為0.4mol；
所以根據(jù)計算得到：4x+8x/3=0.4，可解得需要Fe和Cu的物質(zhì)的量均為0.06 mol，質(zhì)量為0.06mol×64g/mol+0.06mol×56g/mol=7.2g；從而可得金屬粉末的質(zhì)量為7.2 g；
故答案為：7.2g．

點評：本題考查了鐵、銅其化合物的化學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用，主要是三價鐵離子、銅離子與鐵和銅反應(yīng)的共存判斷，掌握基礎(chǔ)反應(yīng)是解決問題的關(guān)鍵．