Question

某合金中銅和鐵的物質的量均為0.3mol，將其全部投入b mL 4mol?L^-1的硝酸溶液中，使其充分反應（假設N0是唯一的還原產物）．
（1）若金屬有剩余，其質量為m₁g，在溶液中再滴入稀硫酸后，剩余金屬為m₂g，則m₁與m₂的關系為：m₁

＞

（填“＞”、“＜”或“=”）m₂．
（2）若b=450mL，則溶液中的陽離子為

Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺

．
（3）若合金與硝酸溶液恰好反應完全，求b的取值范圍（要有計算過程）．

Answer 1

分析：（1）反應后溶液中存在大量的NO₃^-，在酸性條件下具有強氧化性，可繼續(xù)與金屬反應；
（2）、（3）可能反應有3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，根據(jù)反應的方程式計算．

解答：解：（1）反應后溶液中存在大量的NO₃^-，在酸性條件下具有強氧化性，可繼續(xù)與金屬反應，所以加入硫酸后，NO₃^-與金屬繼續(xù)發(fā)生氧化還原反應而溶解金屬，所以金屬的質量減小，
故答案為：＞；
（2）n（HNO₃）=0.45L×4mol/L=1.8mol，
可能反應有①3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
②3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
③Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，
銅完全反應消耗硝酸0.8 mol，
如發(fā)生反應②，0.3 mol Fe需要硝酸0.8 mol，
如發(fā)生反應③，0.3 mol Fe需要硝酸1.2mol，
而此時：0.8mol＜（1.8mol-0.8mol）＜1.2mol，
所以溶液中存在的離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺；
（3）有關反應為：①3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
②3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
③Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，
根據(jù)方程式①計算，0.3mol Cu需要硝酸0.8 mol，
如果硝酸不足按方程式②計算，0.3mol Fe需要硝酸0.8 mol，
共需硝酸1.6mol，則b=400mL，
如果硝酸充足則按方程式③計算，0.3molFe需要硝酸1.2mol，
共需硝酸2mol，則b=500mL，
所以400mL≤b≤500mL，
答：b的取值范圍為400mL≤b≤500mL．

點評：本題考查混合物的計算，題目難度中等，本題注意根據(jù)反應的可能化學方程式，利用端值法計算，易錯點為（3）．