问题 问答题

某合金中铜和铁的物质的量均为0.3mol,将其全部投入b mL 4mol•L-1的硝酸溶液中,使其充分反应(假设N0是唯一的还原产物).

(1)若金属有剩余,其质量为m1g,在溶液中再滴入稀硫酸后,剩余金属为m2g,则m1与m2的关系为:m1______(填“>”、“<”或“=”)m2

(2)若b=450mL,则溶液中的阳离子为______.

(3)若合金与硝酸溶液恰好反应完全,求b的取值范围(要有计算过程).

答案

(1)反应后溶液中存在大量的NO3-,在酸性条件下具有强氧化性,可继续与金属反应,所以加入硫酸后,NO3-与金属继续发生氧化还原反应而溶解金属,所以金属的质量减小,

故答案为:>;

(2)n(HNO3)=0.45L×4mol/L=1.8mol,

可能反应有①3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O,

②3Fe+8HNO3=3Fe(NO32+2NO↑+4H2O,

③Fe+4HNO3=Fe(NO33+NO↑+2H2O,

铜完全反应消耗硝酸0.8 mol,

如发生反应②,0.3 mol Fe需要硝酸0.8 mol,

如发生反应③,0.3 mol Fe需要硝酸1.2mol,

而此时:0.8mol<(1.8mol-0.8mol)<1.2mol,

所以溶液中存在的离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+

故答案为:Fe3+、Fe2+、Cu2+

(3)有关反应为:①3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O,

②3Fe+8HNO3=3Fe(NO32+2NO↑+4H2O,

③Fe+4HNO3=Fe(NO33+NO↑+2H2O,

根据方程式①计算,0.3mol Cu需要硝酸0.8 mol,

如果硝酸不足按方程式②计算,0.3mol Fe需要硝酸0.8 mol,

共需硝酸1.6mol,则b=400mL,

如果硝酸充足则按方程式③计算,0.3molFe需要硝酸1.2mol,

共需硝酸2mol,则b=500mL,

所以400mL≤b≤500mL,

答:b的取值范围为400mL≤b≤500mL.

单项选择题
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