《铁铜合金与硝酸反应计算题的综合思考》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁铜合金与硝酸反应计算题的综合思考（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、铁铜合金与硝酸反应计算题的综合思考1. 现有铁和铜纟fl成的合金共 mol,其中Cu的物质的童分数为x,研成粉末状后全部投 入含bmolHNO3的稀溶液中，使其充分反应，且HNO3的还原产物只有NO。试冋答下 列问题：（1）随HNO3用量的增加，溶液中的金属离了和残留固体的成分依次有六种情况，请 用粒子符号填写下列表1空白：溶液中的金属 离子Fe2+Fe2Cu2+Cu、Fe3+残留固体成分Fe CuCu（2）若残留固体只有铜时，则溶液中可能存在的金属离了为（填粒了符号）;若合金全部溶解，则溶液中可能存在的金属离子为（填粒了符号）；（3）当溶液中金屈离了只有FJ+、Ci?+时，b的取值范围（用a
2、, x表示）:（4）当x=0.5 ,且溶液中Fe*与Fe*和物质的量相等，在标准状况下共产生672mLNO。贝 Ia =, b =,2. m g铁屑与含有n g HNO3的溶液恰好完全反应，若m ： n=l ： 27,该反应的化学方 程式为O （假设还原产物只有一种，且只生成一种盐）（2）含ngHNCh的稀溶液，恰好使56g铁粉完全溶解，若有n/4g HNO3被还原成 NO （无其他还原产物）则n值不可能是（）A126 B168 C18.9 D25.2（1）开始时，铁铜过量，由于氧化性HNO3 （稀）Fe*Cu；还原性FeCu,故HNO3 只能将铁部分铁氧化成Fe*,生成的Fe黛又将Fe氧化成
3、Fe笔 木身也被还原成Fet 故此时,溶液中阳离了为Fet 铁铜过量,可看成只发生反应（见表2,下同）。表2：Fe+4HNO3= Fe (NO3)3+NO t +2 H2O3Cu+8HNO3. =3 Cu (NO3)2 + 2NO t +4H2O2Fe(NO3)3+Fe =3 Fe (NO3)22Fe(NO3)3+Cu= 2Fe(NO3)2+Cu (NO3)2Fe+Cu2+=Fe2+Cu氧化性：HNO3（浓）HNO3（稀）F+Cu若残留同体只有铜时，则铜可能全部留下或部分留下，故可能是笫2阶段，也可 能是第3阶段，所以溶液中可能存在的金属离了为Fe或F+、Cu2若合金全部溶解，则可能是第4阶段
4、，也可能是第5阶段，也可能是第6阶段， 所以溶液中金属离子为F0、Cu或Fe%、Fe2 域Fe叭Cu2+、Fe；还原性 FeCu（2）随硝酸量的增加，生成的Fe*刚好将铁全部氧化，此时溶液中只有Fe,残留的 固体只有铜，可看成只发生反应。（3）随硝酸量的增加，生成的Fe3+ （M更多了）将余下的铁全部氧化后还有余，多余 的Fe*将部分铜氧化，此时溶液中只有Fe2+、Cu2+,残留的固体是铜,可看成只发生 反应。（4）随硝酸量的增加，生成的Fe?+ （量更多了）将余下的铁和全部的铜完全氧化，或 硝酸将全部的铁和部分的铜氧化，生成的Fe*将余下的铜刚好全部氧化，此时溶液中只 有F0、Cu2+,无残
5、留固体，可看成只发生反应或，（5）随硝酸量的增加，生成的Fe* （量更多了）将余下的铁和全部的铜全部氧化后还 有余；或铁全部生成Fe叭此FJ+将全部的铜氧化且有余；或硝酸将全部的铁氧化成 Fe3+,并将部分的铜氧化，F0又将余下的铜全部氧化且Fe%有余，此时溶液中有Fe叭 Fe2+、Cu2+,无残留固体，可看成只发生反应或或。（6）随硝酸量的增加，硝酸頁接将铁铜全部氧化或硝酸有余，此时溶液中有FJ+、Cu2+ （h+）,无残留固体，只发生反应。解析：（1）表1中随HNO.JIK的增加，溶液中的金屈离了和残留固体的成分依次有六 种情况，与反应6阶段刚好一致，故依据6阶段就可完成表1得：溶液中的金
6、属 离了FeFe2+Fe2Cu2+Fe2Cu2+Fe、Fe当溶液中金属离了只有Fe、Cu时，反应处于第3阶段或第4阶段。第2阶段 结束时消耗硝酸的量可依据物料守恒来计算,消耗硝酸的物质的量等于体现酸性的硝酸 的物质的量加上体现氧化性消耗硝酸的物质的量，依据匹配原则，1 mol Fe2+匹配2 molCu2+Cu2Fe3+残留固体成分Fe、CuCuCu无无无N03_,所以体现酸性的硝酸的物质的量是为2d (1x) mol,依据得失电子守恒,金 属失去的电了等于硝酸得到的电了，所以体现氧化性的硝酸的物质的量等于加(1-X)2 9 8X-,所以b = 2a (lx) +2。(1一小X二a (1-x)
7、,而实际消耗的硝酸比第3 3 3Q2阶段结束时要多的,故h- a (l-x)o第4阶段结束时消耗硝酸的量力=2Xa+232 888XzX = a 9 故a 2b a (1兀)。3 333(4)被还原的硝酸的物质的量等于672讥22400忆 molx=0.03 mol,溶液中 n (Fe2+) = mol , n (Fe3+) = mol , n (Cu2+) = moL4 42依据电子守恒可得：0.03 mol X3 e= molX3 e + molX2e_ + molX2e_=0.09mole_,得 a = 0.044 42仔中眛sLzn , z 0.04 c 0.04 c 0.04 r依扌
8、占物料守怛刊得：b mol= (x 24x 2x3) mol+0.03mol=0.12mol244答案(1)见表，(2) F0或 F0、Cu2+； Fe2 C店或 F0、Fe2 C0或 Fe%、Cu2+,88(3) a 2b a (1x), (4) a = 0.04； /?=0.1233解析：(1)二者恰好反应，参加反应的硝酸就分为两部分，一部分作氧化剂，另一部分 生成硝酸盐。故应根据匹配原则确定未变价的硝酸，再市得失电了守恒确定还原产物的 价态，从而确定产物。解：(1)参加反应的Fe与HNCh的物质的量Z比为丄：=5 : 125663讨论：若生成Fe(NC3)3,则5mol Fe能结合15
9、mol NO3,故HNO3不足，因此生成 Fe(NO3)2则生成盐的HNO3为5X2=10 mol,故作氧化剂的HNO3为:12-10=2 mol, 设HNO3中氮元素降x价，则5X2=2X x , x二5,还原产物应为N?反应方程式：5Fe+12HNO3=5Fe(NO3)2+N2 t +6H2OFe和HNO3可发生如下反应：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO t +2H2O (HNO3 相对过量的) 3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO f +4H2O (铁相对过量的，表2中又叠加而得)， 56g铁粉完全溶解，只进行第一步反应时，需HNO3最多， m(HNO,) = 丁 &匚一x 4 x 63g molx = 25.2g ；-56g -mol只进行第二步反应时，需HNO3ffi少，5.6g56g - mol 8x x63v mol3= 16-8g；所以需硝酸的质量为：16.8gWW252g
