首先声明,这个要解释清楚比较复杂,如果怕麻烦你别看我的分析过程,直接看答案.
硝酸浓度为:2mol/L,③中溶解铜的质量为：4.8g,④中V=3.92L
打这么多字,我也很累,主要是跟其他朋友互相探讨一下,如果大伙耐心看完觉得我分析得不错,还望大伙不要吝惜给我点个赞,如果有不同意见的后面跟上评论,一起讨论.好了,言归正传：
经过上面的处理,合金中的铝被烧碱(氢氧化钠)消耗,滤渣B为铁与铜的混合金属.
这个滤渣在硝酸溶液内可能会存在的反应如下：
Fe+4HNO3（稀）=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O ①
2Fe3+ + Fe= 3Fe2+ ②
3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ③
Cu + 2Fe3+ == Cu2+ + 2Fe2+ ④
3Fe2+ +NO3-+4H+=3Fe3+ +NO↑+2H2O ⑤
Fe + Cu2+ =Fe2+ + Cu 这个不是溶液中的反应,列出来是为了后面方便比较用的.
这个题难在你要把表格给出的数据转化成信息带入反应方程中.哪些能带,哪些不能代,往哪个反应里带.
那我们一步步分析.溶液里可能存在的5个反应,到底哪个先哪个后,这是我们往下做的纲领.一旦判断错误,后面的绝对全错!
根据金属活动顺序表,中学阶段这么叫（中学以后的学习阶段用的叫做标准电极电位,其实都是一回事,一个定性判断,一个定量判断,电极电位里面有具体的数字）,以及氧化还原反应：氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性强于还原产物的还原性.两者综合做判断依据得到如下关系（这个不需要查电极电位,我们平时上学掌握的知识就能做到）：
氧化性：NO3-(酸性条件下)>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+
还原性：Fe>Cu>Fe2+>Cu2+ 其他几个离子就不列了,一般情况下（注意是一般情况,要抬杠的亲你要说OH-也有还原性,当我没说）都不显还原性.
在溶液中有多个氧化剂和还原剂的时候,“强”“强”先行,也就是说氧化性最强的和还原性最强的先反应.
OK.按照上面的判断,在加硝酸的时候首先进行①, 在这里要单独说一下,硝酸无论稀浓,跟铁反应一定是氧化成3价铁.搞完了里面的铁,有多的,硝酸才搞铜就是反应③,其他的依次类推：只有硝酸完了,才轮到3价铁体现他的氧化性,同理,有铁的时候就轮不到铜反应,只有铜反应完了才轮得到2价铁被氧化……
那就来看第一次加100ml硝酸,反应完毕后有金属剩余,放出标况下的NO 1.12L即0.05mol,NO3-从+5降至+2价,获得3e.此次反应,金属提供了0.15mol电子.由于初始状态时的金属质量未知,直接能获得的信息就是这些.剩余金属只可能存在的情况是：1,只有铜；2,既有铜,又有铁；根据前面的还原性强弱判断,只有铁是不可能的.
若此时剩余金属只有铜,则溶液中存在的离子有：
阳离子：Cu2+,Fe2+
阴离子：NO3- 都是不考虑水电离出的H+和OH-
若剩余金属既有铜又有铁,则溶液中存在的离子有：
阳离子：Fe2+
阴离子：NO3-
分析到这里就没得分析了.
接着看第二次加200ml,我们可以把它看成在第一次添加结束,反应完全后,再加100ml.这样没问题吧?那么多加的100ml产生了什么效果?看实验数据,有金属剩余,放出标况下气体2.24L（0.1mol）,在第一次的100ml的基础上多出了0.05mol一氧化氮气体,就是说多加的这100ml,在第一次100ml反应完后再次获得0.15mol电子.按上面的2种假设：
1,若9g剩余金属只有铜.那么溶液中能提供电子的最优先的来源只能是铜,就是反应③,再看数据,此次消耗金属9-4.8=4.2g,4.2g铜最多失去4.2*2/64=0.13125mol电子.与实验获得的数据矛盾.因此假设1的情况不存在.
再看假设2,若9g剩余金属为铜铁混合,此次消耗金属4.2g,4.2g的金属铁被硝酸氧化可以提供4.2*3/56=0.225mol电子,一个大于0.15,一个小于0.15,当这4.2g的金属中,铜铁比例适量时,提供0.15mol电子是可行的.那就来看看到底是多少铁,多少铜.设其中含铁xmol,含铜ymol.
3x+2y=0.15
56x+64y=4.2
两式联立,解得：x=0.015,y=0.0525
多加100ml硝酸所消耗的4.2g金属中,铁为56*0.015=0.84g 铜为64*0.0525=3.36g
那么就得出结论：第一次添加100ml硝酸后,剩余的9g金属中既有铜又有铁.
根据这个结论我们就知道,第一次添加的100ml全部跟混合金属中的铁进行反应,且铁过量.3价铁会将剩余的铁继续氧化,直至自己消耗完,就是方程①与②合并起来看.将NO的量带入方程①得到硝酸是0.2mol,其浓度为2mol/L.
好了,第一个空就回答完毕了.但是没完,再把铁也算出来,铁与气体在方程①中等物质量,也是0.05mol,2.8g.再将这0.05mol的三价铁离子带入②,得到,被3价铁离子消耗的铁是0.025mol,1.4g,溶液此时残留的铁离子全部为Fe2+,其物质的量为：0.075mol.题目中是没有要求算样品的初始质量,等哈告诉你多此一举的原因.
结合前面的计算结果,初始样品质量为：1.4+2.8+9=13.2g,其中含铁：1.4+0.84+2.8=5.04g,含铜：13.2-5.04=8.16g.
其实做到这里,这题基本就结束了,后面都是些相关的计算,没有什么太复杂的东西了.
出于答题道德的原因,还是继续算完吧,^_^.
好了,根据前面的分析,第2次加完200ml硝酸,铁全部消耗完,剩余的4.8g金属全部为铜,那么第2空就写4.8,实验数据显示溶解完了嘛.这么问主要是干扰你,让你以为还有铁.当然了,如果我前面有计算造成的错误,那这里你再重新算一下吧.然后看看,气体比第2次多了0.05mol,4.8g铜刚好够.我就懒得再打字解释了啊,前面看懂了到这里自己算吧,刚好溶解完,不多不少.
第3空,前面说到,加300ml的时候是恰好把铜溶完,加400等于在此基础上,再加100.冒的NO,来自于之前残留的Fe2+,就是反应⑤,把我们前面算出的Fe2+=0.075mol,带进去,算出NO为0.025mol=0.56L,只需在第3次的3.36L基础上+0.56即可,算出V=3.92.因为之前我们是这样拆开分析得所以这样加起算.
或者你把铁5.04g,铜8.16g带进①③里面,算所需硝酸之量,与400ml,2mol/L的硝酸比较,发现硝酸过量,然后算能产生多少N0,也是一样.
一个填空题都这么麻烦,是哪里的?作业吗?你们的作业也太难了吧,奥化竞赛级的难度啊!
