计算部分很少,题目解析比较多.
根据金属活动顺序,铁优先和硝酸反应生成三价铁.然而三价铁可以被铁和铜还原为二价.由题意可知最后还有未反应完金属,可知溶液中的铁全部是二价铁,因此铁和硝酸反应总的反应方程式为
3Fe + 8H+ + 2NO3- = 3Fe2+ + 2NO + 4H2O,氢离子的总的物质的量为0.2*0.6=0.12mol
按上述反应方程式计算,0.12mol硝酸可溶化的铁的质量为2.52克.与题目吻合,说明加入硝酸后溶解的固体为铁.此时溶液中氢离子反应完全,硝酸根离子剩余0.09mol,产生NO为0.03mol.
加入0.02mol稀硫酸,相当于提供了0.04molH+,硝酸根离子剩余0.09mol是足量的,可能存在以下两个反应方程式.
3Fe + 8H+ + 2NO3- = 3Fe2+ + 2NO + 4H2O（优先反应）
3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
假设全部是第一个反应,可计算出溶解的铁的质量为0.015*56=0.84克,从题中可知,第二次溶解的质量应该是0.88克,说明加入了硫酸后,铁全部溶解完全并有部分铜溶解.
设加入硫酸后,溶解的铁为xmol,溶解的铜为ymol,两个反应方程式系数相同
可看成是3M + 8H+ + 2NO3- = 3M2+ + 2NO + 4H2O
根据氢离子的物质的量,可算出溶解的M的物质的量为0.015mol,产生NO为0.01mol.
即 x+y=0.015
又56x+64y=0.88
可算出x=0.01mol,y=0.005mol
所以铁的总的质量为2.52+0.01*56=3.08g
铜的质量为6.92克.质量分数为69.2%.
NO总的物质的量为0.03+0.01=0.04mol,不可能是4mol.