现有铁和铜组成的合金共amol,其中铜的物质的量分数为x.将此合金研成粉末状后全部投入含bmol硝酸的稀溶液中,微热使其充分反应,硝酸的还原产物只有NO.（1）用粒子符号填写下列空白（列举

Question

现有铁和铜组成的合金共a mol,其中铜的物质的量分数为x.将此合金研成粉末状后全部投入含b mol硝酸的稀溶液中,微热使其充分反应,硝酸的还原产物只有NO.
（1）用粒子符号填写下列空白（列举出全部可能出现的情况）：
组 序
成 分\x05①\x05②\x05③\x05④\x05⑤\x05⑥
残留固体成分\x05\x05\x05\x05\x05\x05
溶液中金属离子\x05\x05\x05\x05\x05\x05
（2）当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时,则b的取值范围为（用a、x表示）
（3）当x=0．5时,溶液中Fe3+和 Fe2+的物质的量相等,在标准状况下共生成672毫升NO气体,求a和b的值.
希望化学高手来详细分析下到底是咋反应的啊……反应顺序如何啊…………!

Answer 1

首先必须明确硝酸是与铁先反应,因为会生成Fe3+,然后3价铁与Fe反应,最后与Cu反应.为什么呢?
因为Fe +Cu2+=Cu+Fe2+ 所以有铁单质的时候不可能有铜离子.
（1） 有Fe Cu 溶液离子Fe2+ （2） 有Cu时 溶液可以只存在Fe2+ (3) 有Cu时 溶液可以存在Fe2+ 和Cu2+ （4）无固体时 存在 Fe3+ Fe2+ Cu2+ （5）无固体时 存在 Fe2+ Cu2+（6 ）无固体 可以存在Fe3+ Cu2+
第二问：当溶液只有Fe2+、Cu2+时,有两种情况 一种是无固体 即电荷守恒 金属一共失去2xa mol 而硝酸根到NO下降3价 即生成2a/3 molNO 同时离子电荷守恒 a mol二价金属离子需要2a mol硝酸根 即b=2a/3 mol +2a mol=8/3a mol （氮元素守恒） 此值为最大
还有一种是还剩余Cu,那么假设Cu刚好要反应,即溶液刚好出现Cu离子的时候,就是相当于溶液恰好全是Fe2+ ,然后由于金属铁占比例为1-X 所以金属铁有 （1-X）a mol 根据得失电子守恒,电荷守恒 得到硝酸的用量为 2（1-X）a mol + 2（1-X）a /3mol=8（1-X）a /3mol
所以硝酸量应该为 8（1-X）a /3mol