Question

11．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)果正確的是（　�。�

• A． 每份溶液中NO^-₃物質(zhì)的量為 0.4mol
• B． 原溶液中H₂SO₄濃度為2.5mol•L^-1
• C． 第一份溶液中最終溶質(zhì)為CuSO₄和 Cu（NO₃）₂
• D． OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應(yīng)為Fe+2Fe³⁺═Fe²⁺，BC段產(chǎn)生氫氣

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．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(jì)算；
B．最終消耗22.4g，溶液中溶質(zhì)為FeSO₄，根據(jù)Fe原子、硫酸根守恒計(jì)算硫酸物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算硫酸的濃度；
C．由A、B可知每一份中硝酸、硫酸物質(zhì)的量，計(jì)算每一份中氫離子、硝酸根物質(zhì)的量，根據(jù)3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O過量計(jì)算判斷；
D．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)．

解答 解：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．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，所以每一份中n（NO₃^-）=n（Fe）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，故A錯(cuò)誤；
B．最終消耗22.4g，反應(yīng)消耗22.4g鐵，物質(zhì)的量$\frac{22.4g}{56g/mol}$=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，所以硫酸的濃度是$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，故B錯(cuò)誤；
C．每一份中氫離子物質(zhì)的量為0.2mol+0.4mol×2=1mol，硝酸根物質(zhì)的量為0.2mol，19.2gCu的物質(zhì)的量為$\frac{19.2g}{64g/mol}$=0.3mol，根據(jù)3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，0.3molCu完全反應(yīng)消耗0.2molNO₃^-、0.8molH⁺，NO₃^-完全反應(yīng)，而H⁺有剩余，則溶液中最終溶質(zhì)為CuSO₄和H₂SO₄，故C錯(cuò)誤；
D．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D正確．
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 本題以圖象為載體，考查有關(guān)金屬和酸反應(yīng)的計(jì)算題，難度較大，關(guān)鍵根據(jù)圖象分析各段發(fā)生的反應(yīng)，注意與鐵的反應(yīng)中硝酸全部起氧化劑作用，