Question

13．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，將其分成兩等份．向第一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解19.2g（假設硝酸僅被還原為N0氣體，下同）．向第二份中逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示．下列分析或結果錯誤的是（　　）

• A． 原混合溶液中NO₃^-的物質的量為0.4 mol
• B． OA段、BC段產生的氣體分別是N0、H₂
• C． 第二份溶液中最終溶質為FeS0₄
• D． 原混合溶液中H₂S0₄的濃度為5 mol•L^-1

Answer 1

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

解答 解：A．OA段發(fā)生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，每一份中n（NO₃^-）=n（Fe）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，故原混合物中Fe為0.2mol×2=0.4mol，故A正確；
B．由圖象可知，由于鐵過量，OA段發(fā)生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發(fā)生反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發(fā)生反應為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，故B正確；
C．硝酸全部被還原，沒有顯酸性的硝酸，因為溶液中有硫酸根，并且鐵單質全部轉化為亞鐵離子，所以溶液中最終溶質為FeSO₄，故C正確；
D．反應消耗22.4g鐵，也就是 $\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，所有的鐵都在FeSO₄中，根據(jù)硫酸根守恒，所以每份含硫酸0.4mol，所以硫酸的濃度是$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，故D錯誤，
故選D．

點評 本題以圖象為載體，考查有關金屬和酸反應的計算題，難度較大，關鍵根據(jù)圖象分析各段發(fā)生的反應，注意與鐵的反應中硝酸全部起氧化劑作用．