Question

【題目】現有鐵和銅組成的合金共a mol，其中銅的物質的量分數為x。將此合金研成粉末狀后全部投入含b mol硝酸的稀溶液中，微熱使其充分反應，硝酸的還原產物只有NO。

（1）用粒子符號填寫下列空白（列舉出全部可能出現的情況）：

（2）當溶液中金屬離子只有Fe2+、Cu2+時，則b的取值范圍為 （用a、x表示）

（3）當x=0．5時，溶液中Fe3+和 Fe2+的物質的量相等，在標準狀況下共生成672毫升NO氣體，求a= ，b= 。

Answer 1

【答案】（1）

組序成 分	①	②	③	④	⑤	⑥
殘留固體成分	Fe、Cu	Cu	Cu	無	無	無
溶液中金屬離子	Fe2＋	Fe2＋	Fe2＋ Cu2＋	Fe2＋ Cu2＋	Fe2＋、Cu2＋Fe3＋	Fe3＋ Cu2＋

（2）[8a（1-x）/3]<b≤8a/3 （3）a=0.04；b=0.12

【解析】

試題分析：（1）Fe、Cu與稀HNO3反應時，由于還原性由強到弱順序為Fe＞Cu＞Fe2+，所以下列物質先后順序反應為：3Fe＋8HNO33Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、3Cu＋8HNO33Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、

3Fe(NO3)2＋4HNO33Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，HNO3的量由小到大時，依次發生如上反應，就有6種情況見答案（1）。

（2）溶液中只有Fe2+，Cu2+時，Fe2+為a(1－x)mol，Cu2+為0＜n(Cu2+)≤ax，HNO3完全反應，依據電子得失相等可求出體現氧化性的硝酸：[2×a(1－x)＋2n(Cu2+)]×1/3mol，體現出酸性的硝酸2a(1－x)＋2n(Cu2+)(根據溶液呈電中性)，總HNO3為[2×(1-x)+2n(Cu2＋)]÷3＋2a(1－x)＋2n(Cu2+)＝b，因為0＜n(Cu2+)≤a x，所以，[8a（1-x）/3]<b≤8a/3 。

（3）x＝0.5時，0.5a Cu，0.5a Fe0.25a Fe3+，0.25a Fe2+，0.5a Cu2+，根據電子得失相等有：0.25a×3＋0.25a×2＋0.5a×2＝0.672÷22.4×3，解得a＝0.04；溶液中NO3-：0.25a×3＋0.25a×2＋0.5a×2＝2.25a＝2.25×0.04＝0.09mol，轉化成NO消耗的HNO3為0.03mol，所以b＝0.09＋0.03＝0.12mol。