Question

现有Fe、Cu组成的合金

现有Fe、Cu组成的合金，其中Cu、Fe的总物质的量为a mol，Cu的物质的量分数为x；研成粉末后，全部投入含b mol 的稀溶液中，微热使其充分反应，且硝酸的还原产物只有NO，试回答下列问题
（1）当溶液中金属离子只有 Fe2+、Cu2+ 时，求b的取值范围。用a，x表达
（2）当x＝0.5时，溶液中 与 的物质的量相等时，在标准状况共产生672mL气体，求a、b的值。

Answer 1

假设硝酸足量，这时依次进行如下几个反应：
首先铁和硝酸反应全部变成正二价，①
然后铜和硝酸全部反应变成铜离子。②
最后二价铁被硝酸氧化为三价，③。结束。（以上分析可能稍微难理解点，若不懂请追问）
这里问的是溶液中金属离子只有二价铁和铜离子，所以只能发生反应①和②若设硝酸的物质的量最小值为q,最大值为w.
由①方程式 3Fe + 8HNO3 === 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O 可知q＞a(1-x)*8/3;
由②方程式 3Cu + 8HNO3 ==== 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O 可知 w≤a*8/3. 故b的取值范围为a(1-x)*8/3＜b≤a*8/3.
第二问没有说什么和什么的物质的量相等，若是三价铁离子和亚铁离子的话解答如下。
x=0.5说明铁铜物质的量各为0.5a,补充上述③反应方程式为3Fe(NO3)2 + 4HNO3 === 2H2O + NO↑ + 3Fe(NO3)3.
铁完全反应变为二价需硝酸0.5a*8/3mol ,铜完全反应也需硝酸0.5a*8/3mol, 这两步生成NO a*2/3mol,
第三步有0.25amol亚铁离子反应，生成NO 0.25*a/3,所以a*2/3 + 0.25a/3 = 0.03(672ml相当于0.03mol),解方程得 a=0.04. 第三步需硝酸0.25a *4/3 mol,总共需硝酸(8a/3 + a/3)mol,把a=0.04代入得b=0.12.

追问

由①方程式 3Fe + 8HNO3 === 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O 可知q＞a(1-x)*8/3;
由②方程式 3Cu + 8HNO3 ==== 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O 可知 w≤a*8/3. 故b的取值范围为a(1-x)*8/3＜b≤a*8/3.
这一计算过程不太明白~

追答

因为第一问是说溶液中金属离子只有二价铁和铜离子，所以硝酸的量不能太少，至少得把铁全氧化为2价，而且多少也要氧化一点铜；也不能太多，最多只能把铜也全氧化了。所以。。。明白吗

Answer 2

（1）∵Fe Cu 失电子变为铜离子和亚铁离子时，每1 mol 物质转移2 mol 电子
∴a mol 合金转移电子数最大为2a mol
又∵1 mol 硝酸还原成1 mol NO转移电子数4 mol
∴被还原的硝酸最大为a/2 mol 且这时溶液中无氢离子
∴b≤a/2 mol 且与x的值无关
（2）请将题目补充完整

Answer 3

应该没有‘b mol 的稀溶液’的提法吧，题目应该不正确吧。