将铁粉和铜粉混合均匀后平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸充分反应，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如表（设硝酸的还原产物只有NO）：下列推断正确的是（）编

Question

将铁粉和铜粉混合均匀后平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸充分反应，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如表（设硝酸的还原产物只有NO）：下列推断正确的是（　　）

编号	①	②	③	④
稀硝酸体积/mL	100	200	300	400
剩余金属/g	18.0	9． 6	0	0
NO体积/mL	2240	4480	6720	V

A. ①的上层清液中含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺

B. 硝酸的浓度为1mol•L^-1

C. 每份混合物中铁粉的质量为16.8g

D. ④中V=11.2L

Answer 1

由表中数据可知，实验①②都有金属剩余，则溶液中不可能含有硝酸铁，溶液中金属离子为+2价，在实验①的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为18g-9.6g=8.4g，生成NO的体积为4480mL-2240mL=2240mL，NO物质的量为0.1mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为(0.1mol×(5-2))/(2)=0.15mol，参加反应金属的平均摩尔质量为 (8.4g)/(0.15mol)=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，故实验①只有Fe参与反应；
在实验②的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为9.6g，生成NO的体积为6720mL-4480mL=2240mL，NO物质的量为0.1mol，若该过程只有Cu参加反应，根据电子转移守恒，则Cu的物质的量=(0.1mol×(5-2))/(2)=0.15mol，Cu的质量=0.15mol×64g/mol=9.6g，等于参加反应金属的质量，故该过程只有Cu反应，且Cu恰好完全反应，故加入200mL硝酸时，Fe恰好反应生成硝酸亚铁，在实验③的基础上再加入100mL硝酸，为硝酸与溶液中亚铁离子反应生成NO，
A．实验①发生反应3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，硝酸量不足，金属过量，所以不可能有Fe³⁺、Cu²⁺，故A错误；
B．实验①发生反应3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物质的量为(2.24L)/(22.4L/mol)=0.1mol，根据方程式可知，参加反应的硝酸的物质的量为0.1mol×4=0.4mol，故硝酸的物质的量浓度为：c=(0.4mol)/(0.1L)=4mol/L，故B错误；
C．由上述分析可知，实验①发生反应3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物质的量为(2.24L)/(22.4L/mol)=0.1mol，根据方程式可知，参加反应的Fe的物质的量为0.1mol×(3)/(2)=0.15mol，故参加反应Fe的质量=0.15mol×56g/mol=8.4g，所以每份混合物中铁粉的质量为8.4g×2=16.8g，故C正确；
D．由上述分析可知，实验②中Fe与硝酸恰好反应生成硝酸亚铁，生成NO的物质的量=(4.48L)/(22.4L/mol)=0.2mol，由3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知，溶液中亚铁离子的物质的量为0.3mol，在实验③的基础上再加入100mL硝酸，为硝酸与溶液中亚铁离子反应生成NO，根据电子转移守恒可知，生成NO的物质的量为：(0.3mol×(3-2))/(5-2)=0.1mol，故生成NO的体积为：0.1mol×22.4L/mol=2.24L，则V=6.72L+2.24L=8.96L，故D错误；
故选C．