Question

15．（1）在100mL 0.8mol/L硝酸溶液中加入足量銅粉，則被溶解的銅的質量為1.92g．
（2）在上述溶液中再加入足量稀硫酸，又有5.76g銅溶解．此過程中生成的氣體在標準狀況下的體積為1.344L．
（3）若向100mL 0.8mol/L硝酸溶液中加入鐵粉，測得反應后的溶液中Fe²⁺與Fe³⁺的濃度之比為1：1，則加入鐵的質量為1.344g．
（4）向100mL 0.8mol/L硝酸溶液中加入一定量Fe、FeO、Fe₂O₃的混合物，充分反應后，放出氣體224mL（標準狀況下），且測得溶液中鐵元素只以Fe²⁺形式存在，為使Fe²⁺完全沉淀，可向反應后的溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液700mL．

Answer 1

分析 （1）根據n=cV計算出硝酸的物質的量，然后根據反應3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O計算出消耗Cu的物質的量，再根據m=nM計算出銅的質量；
（2）稀硫酸足量，硝酸根離子會完全反應，根據反應3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O計算出0.08mol硝酸完全反應消耗Cu的物質的量，結合（1）可知還能夠溶解銅的物質的量，再根據m=nM計算出還能溶解銅的質量；然后根據電子守恒計算出生成NO的物質的量，再根據V=nVm計算出生成氣體在標準狀況下的體積；
（3）設出Fe²⁺、Fe³⁺的物質的量都為n，然后利用電子守恒、質量守恒定律列式計算；
（4）反應有氣體生成，且測得溶液中鐵元素只以Fe²⁺形式存在，則固體和稀硝酸都沒有剩余，反應后生成溶質為硝酸亞鐵，生成氣體為NO，根據質量守恒定律計算出硝酸亞鐵中含有硝酸根離子的物質的量；亞鐵離子完全沉淀時生成氫氧化亞鐵，根據鐵元素守恒可知硝酸根離子與氫氧根離子的物質的量相等，然后根據V=$\frac{n}{c}$計算出向反應后的溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液的體積．

解答 解：（1）100mL 0.8mol/L硝酸溶液中含有硝酸的物質的量為：0.8mol/L×0.1L=0.08mol，根據反應3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，稀硝酸完全反應消耗Cu的物質的量為：0.08mol×$\frac{3}{8}$=0.03mol，則被溶解的銅的質量為：64g/mol×0.03mol=1.92g，
故答案為：1.92；
（2）根據反應3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，氫離子足量時硝酸根離子會完全反應，則0.08mol NO₃^-完全反應消耗Cu的物質的量為：0.08mol×$\frac{3}{2}$=0.12mol，根據（1）可知已經消耗了0.03molCu，則還會溶解銅的物質的量為：0.12mol-0.03mol=0.09mol，還能溶解銅的質量為：64g/mol×0.09mol=5.76g；
根據電子守恒，0.09molCu完全反應生成NO的物質的量為：$\frac{0.09mol×2}{5-2}$=0.06mol，標準狀況下0.06molNO的物質的量為：22.4L/mol×0.06mol=1.344L，
故答案為：5.76；1.344；
（3）100mL 0.8mol/L硝酸溶液中含有硝酸的物質的量為：0.8mol/L×0.1L=0.08mol，
若向100mL 0.8mol/L硝酸溶液中加入鐵粉，測得反應后的溶液中Fe²⁺與Fe³⁺的濃度之比為1：1，設Fe²⁺、Fe³⁺的物質的量都為n，則加入鐵的物質的量為2n，
根據電子守恒可知生成NO的物質的量為：$\frac{2n+3n}{5-2}$=$\frac{5}{3}$n，生成的硝酸鐵、硝酸亞鐵中含有硝酸根離子的物質的量為：0.08mol-$\frac{5}{3}$n，
根據質量守恒定律可知生成硝酸亞鐵、硝酸鐵的物質的量都是n，則2n+3n=0.08mol-$\frac{5}{3}$n，解得：n=0.012mol，
則加入鐵的總物質的量為：0.012mol+0.012mol=0.024mol，質量為：56g/mol×0.024mol=1.344g，
故答案為：1.344；
（4）向100mL 0.8mol/L（0.08mol）硝酸溶液中加入一定量Fe、FeO、Fe₂O₃的混合物，充分反應后，放出氣體224mL（標準狀況下），該氣體為NO，物質的量為：$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol；
測得溶液中鐵元素只以Fe²⁺形式存在，則反應生成硝酸亞鐵，根據N原子守恒硝酸亞鐵中含有硝酸根離子的物質的量為：0.08mol-0.01mol=0.07mol，
Fe²⁺完全沉淀時生成氫氧化亞鐵，根據鐵元素守恒可知硝酸亞鐵與氫氧化亞鐵的物質的量相等，則n（OH^-）=n（NO₃^-）=0.07mol，
所以向反應后的溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液為：$\frac{0.07mol}{0.1mol/L}$=700mL，
故答案為：700．

點評 本題考查了化學方程式的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應的實質為解答關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用，試題知識點較多、計算量較大，充分考查學生的分析、理解能力及化學計算能力．