Question

7．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成兩份．向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解19.2g（已知硝酸只被還原為NO氣體）．向另一份中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示．下列分析或結(jié)果錯誤的是（　　）

• A． 混合酸中H₂SO₄濃度為4 mol•L^-1
• B． 200mL混合酸中NO₃-物質(zhì)的量為0.2mol
• C． AB段的反應(yīng)為Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，BC段產(chǎn)生氫氣
• D． 加入銅粉的那份混合酸，反應(yīng)后剩余0.1mol H₂SO₄

Answer 1

分析 由圖象可知，由于鐵過量，OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，
A．根據(jù)鐵和硫酸的反應(yīng)中鐵的質(zhì)量來確定所需硫酸的量，進而確定硫酸的濃度；
B．鐵先與硝酸反應(yīng)生成一氧化氮與鐵離子，之后鐵與鐵離子反應(yīng)生產(chǎn)亞鐵離子，最后是鐵和硫酸反應(yīng)；
C．OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，根據(jù)鐵的物質(zhì)的量結(jié)合離子方程式計算；
D．鐵先與硝酸反應(yīng)，之后鐵與鐵離子反應(yīng)生產(chǎn)亞鐵離子，最后是鐵和硫酸反應(yīng)，鐵單質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，硝酸全部起氧化劑作用，沒有顯酸性的硝酸，依據(jù)3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O計算；

解答 解：A．第二份反應(yīng)消耗22.4g鐵，物質(zhì)的量為：$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，所有的鐵都在硫酸亞鐵中，根據(jù)硫酸根守恒，所以每份含硫酸0.4mol，所原混合酸中H₂SO₄物質(zhì)的量為0.4 mol×2=0.8mol，原混合溶液中硫酸濃度為：$\frac{0.8mol}{0.2L}$=4mol/L，故A正確；
B．OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，故原混合液中n（NO₃^-）=2n（Fe）=2×$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.4mol，故B錯誤；
C．由圖象可知，由于鐵過量，OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，故C正確；
D．最多能溶解19.2g銅的物質(zhì)的量=$\frac{19.2g}{64g/mol}$=0.3mol，3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知消耗氫離子物質(zhì)的量為0.8mol，消耗NO₃^-物質(zhì)的量0.2mol，依據(jù)A和B計算可知每份中硝酸物質(zhì)的量0.2mol全部反應(yīng)，H₂SO₄物質(zhì)的量=4mol/L×0.1L=0.4mol，反應(yīng)過程是鐵先與硝酸反應(yīng)，之后鐵與鐵離子反應(yīng)生產(chǎn)亞鐵離子，最后是鐵和硫酸反應(yīng)，鐵單質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，硝酸全部起氧化劑作用，沒有顯酸性的硝酸，由反應(yīng)3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O計算得到，剩余氫離子物質(zhì)的量為0.2mol，依據(jù)氫離子守恒可得到，剩余H₂SO₄物質(zhì)的量0.1mol，故D正確；
故選B．

點評 本題以圖象為載體考查混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，據(jù)圖象分析各段發(fā)生的反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意與鐵的反應(yīng)中硝酸全部起氧化劑作用．