Question

高中化学题，关于化学平衡

现有铁、铜合金，其中铁、铜总物质的量为a(mol)，铜物质的量为x(mol)，研磨成粉末后全部投入b（mol）的稀硝酸中，微热后充分反应，稀硝酸的还原产物只有NO。问：（1）当溶液中金属离子只有Fe2+,Cu2+时，求b的取值范围。（2）当x=0.5时，且溶液中Fe3+、Fe2+物质的量相等，在标准状况下共产生672ml的气体，求a、b的值。

Answer 1

先纠正一个错误：“铜物质的量为x(mol)，”应该是铜物质的量分数为x。
相关反应为：1、Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
2、3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
3、3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
4、Cu+2Fe(NO3)3=Cu(NO3)2+2Fe(NO3)2
5、Fe+2Fe(NO3)3=3(NO3)2
（1）当溶液中金属离子只有Fe2+,Cu2+时，我们假定恰好发生反应2和3，则b=8a/3 mol,当b小于此值时也只发生这两个反应；但如果要让反应3发生【3在2之后发生】必须完成2以后硝酸有剩余，所以b必须大于[（1-x）a]×8/3；这样一来，当溶液中金属离子只有Fe2+,Cu2+时，b的取值范围是大于[（1-x）a]×8/3而小于或等于8a/3 mol。
（2）当x=0.5时，且溶液中Fe3+、Fe2+物质的量相等，【因为有铁离子存在，铁、铜肯定全部反应了。参见反应4、5】我们可以认为axmolCu恰好发生反应3，（1-x）a molFe一半发生反应1，一半发生反应2.这样一来，axmolCu恰好发生反应3生成的气体【NO】为2ax/3 mol；消耗的硝酸为8ax/3 mol；（1-x）a molFe一半发生反应1生成的气体【NO】为（1-x）a/2 mol；消耗的硝酸为 4（1-x）a/2 mol；一半发生反应2生成的气体【NO】为（1-x）a/3 mol；消耗的硝酸为8（1-x）a/6 mol；所以2ax/3 mol+（1-x）a/2 mol+（1-x）a/3 mol=672÷22400=0.03 mol，把x=0.5代入，解之得：a=0.04；再把x=0.5 a=0.04 代入8ax/3 mol+4（1-x）a/2 mol+8（1-x）a/6 mol求出=b=0.12 。

Answer 2

1、3Fe+8H+ +2NO3- = 3Fe2+ +2NO+4H20
然后Cu同理，3Cu+8H+ +2NO3- = 3Cu2+ +2NO+4H20
消耗HNO3比例3：8
由于当Cu、Fe消耗完毕后，过量HNO3导致Fe3+生成
4Fe（NO3）2+4HNO3= 4Fe（NO3）3 + NO +2H20
所以b的值必然是在Cu2+开始反应（Fe2+反应完毕），到Fe3+开始生成的时间区段内
Fe的物质的量为a-x,所以b大于（a-x）*8/3，又小于a*8/3

2、在标准状况下共产生672ml气体，表示有0.03molNO生成
这表示有0.09mol电子发生转移，x=0.5，就表示有。。。。
题目出错了吧，0.5molCu就能产生0.33molNO，怎么会只有0.03mol的NO？
NO是微溶于水的，还原出来应该能分离
如果说是4NO+2H2O+3O2=4HNO3，这样被氧化后溶解于水，那么会导致HNO3循环使用，最后Fe全部成为Fe3+
所以应该题目有问题