将铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成三等份，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下表（设硝酸的还原产物只有NO）编号①②③稀硝

Question

将铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成三等份，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下表（设硝酸的还原产物只有NO）

编号	①	②	③
稀硝酸体积/mL	100	200	300
剩余金属/g	30.4	22	12.8
NO体积/mL	2240	4480	6720

由上述数据推测：
（1）硝酸的物质的量浓度；
（2）③中溶解金属的成分是什么？其相应的质量为多少克？

Answer 1

（1）由表中数据可知，实验中都有金属剩余，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30.4g-22g=8.4g，生成NO的体积为4480mL-2240mL=2240mL，NO物质的量为(2.24L)/(22.4L/mol)=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，发生反应3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，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=(0.4mol)/(0.1L)=4mol/L，
答：硝酸的物质的量浓度为4mol/L；
（2）在实验②的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为9.2g，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的物质的量为(0.1mol×(5-2))/(2)=0.15mol，Cu的质量=0.15mol×64g/mol=9.6g>9.2g，故该过程中Fe、Cu反应，则③中溶解的金属为Fe、Cu；
根据（1）分析计可知，实验①中溶解Fe的质量为8.4g，则实验③溶解金属质量为30.4g+8.4g-12.8g=26g，③中生成NO为(6.72L)/(22.4L．mol)=0.3mol，
设参加反应Fe、Cu的物质的量分别为xmol、ymol，则：

56x+64y=26

2x+2y=0.3×3

解得x=0.35，y=0.1
故参加反应Fe的质量为0.35mol×56g/mol=19.6g
参加反应Cu的质量为0.1mol×64g/mol=6.4g，
答：③中溶解金属为Fe、Cu，它们的质量分别为19.6g、6.4g．