Question

為了測定銅鐵合金中銅的質量分數，在10.00g試樣中加入200mL、0.6mol/L的稀硝酸，充分反應后剩余金屬7.48g，再向其中加入50mL、0.4mol/L的稀硫酸，充分振蕩后剩余金屬6.60g。若硝酸的還原產物只有NO，下列說法正確的是

1. A.
   上述測定不能達到實驗目的
2. B.
   剩余的7.48g金屬為銅
3. C.
   共生成NO氣體 0.04mol
4. D.
   該合金中銅的質量分數為69.2%

Answer 1

CD
試題分析：鐵的金屬性強于銅的，所以硝酸首先氧化金屬鐵，第一次反應后金屬過量，硝酸不足，說明生成物一定有硝酸亞鐵。加入稀硫酸后金屬又溶解了7.48g－6.60g＝0.88g，硫酸中氫離子的物質的量是0.05L×0.4mol/L×2＝0.04mol，則根據方程式3M＋2NO₃^－＋8H^＋＝3M^2＋＋2NO↑＋4H₂O可知，NO的物質的量是0.01mol，參加反應的金屬的物質的量是（0.04mol÷8）×3＝0.015mol，則M的相對原子質量是0.88÷0.015＝58.67，這說明溶解的金屬是鐵和銅，所以剩余的7.84g金屬是鐵和銅的混合物，因此第一次溶解的金屬鐵是10.00g－7.48g＝2.52g，物質的量是2.52g÷56g/mol＝0.045mol，6.60g全部是金屬銅。硝酸的物質的量是0.2L×0.6mol/L＝0.12mol，根據方程式3Fe＋8HNO₃＝3Fe(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O可知，生成物硝酸亞鐵的物質的量是0.045mol，NO的物質的量是0.03mol，因此共放出NO是0.04mol。設第二次消耗金屬鐵和銅的物質的量分別是x和y，則56x＋64y＝0.88、2x＋2y＝0.01×3，解得x＝0.01mol、y＝0.005mol，所以合金中銅的質量是6.60g＋0.005mol×64g/mol＝6.92g，所以該合金中銅的質量分數為69.2%，答案選CD。
考點：考查鐵、銅與硝酸以及硫酸反應的有關計算