Question

常溫下，將1.92g Cu加入l00mL硫酸和硝酸的混合溶液中，銅全部溶解并放出無色氣體，再向該溶液中加入足量的Fe粉充分反應，此時收集到的氣體全部是氫氣且在標準狀況下的體積為448mL．下列說法中正確的是（　　）

• A、原混合液中n（N

  O

  - 3

  ）=0.08 mol
• B、原混合液中c（S

  O

  2- 4

  ）=0.2 mol/L
• C、原混合液中pH=1-lg1.2
• D、溶解的Fe粉質量為2.8g

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：常溫下，將銅加入到H₂SO₄和HNO₃的混合液中，發生反應3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O，Cu全部溶解，放出無色氣體為NO，再向溶液中加入足量鐵粉，充分反應，此時收集到氣體為448ml（標準狀況）的氫氣，說明硫酸有剩余，硝酸全部起氧化劑作用．加入的鐵發生反應Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，置換出溶液中的銅、與氫氣．
A、根據銅的質量，結合3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O計算原溶液中n（NO₃^-）；
B、加入足量鐵粉后的溶液中溶質是硫酸亞鐵，根據硫酸根、鐵元素守恒n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe），據此計算硫酸根的濃度；
C、根據銅計算參加反應的氫離子的物質的量，根據氫氣計算剩余的氫離子的物質的量，二者之和為原溶液中氫離子的物質的量，據此計算原混合液中pH；
D、由離子方程式可知n（Fe）=n（Cu）+n（H₂），在根據m=nM計算．

解答： 解：常溫下，將銅加入到H₂SO₄和HNO₃的混合液中，發生反應3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O，Cu全部溶解，放出無色氣體為NO，再向溶液中加入足量鐵粉，充分反應，此時收集到氣體為448ml（標準狀況）的氫氣，說明硫酸有剩余，硝酸全部起氧化劑作用．加入的鐵發生反應Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，置換出溶液中的銅、與氫氣．
A、n（Cu）=

1.92g

64g/mol

=0.03mol，根據3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O可知，原溶液中n（NO₃^-）=

2

3

×0.03mol=0.02mol，故A錯誤；
B、n（Cu）=

1.92g

64g/mol

=0.03mol，n（H₂）=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol，加入足量鐵粉后的溶液中溶質是硫酸亞鐵，由離子方程式可知n（Fe）=n（Cu）+n（H₂）=0.03mol+0.02mol=0.05mol，所以原溶液中c（SO₄^2-）=

0.05mol

0.1L

=0.5mol/L，故B錯誤；
C、n（Cu）=

1.92g

64g/mol

=0.03mol，根據3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O可知，參加反應的氫離子的物質的量為0.03mol×=0.08mol，n（H₂）=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol，剩余的氫離子的物質的量為0.02mol×2=0.04mol，所以原混合溶液中c（H⁺）=

0.08mol+0.04mol

0.1L

=1.2mol/L，故原混合液中pH=-lg1.2=1-lg12，故C錯誤；
D、n（Cu）=

1.92g

64g/mol

=0.03mol，n（H₂）=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol，由離子方程式可知n（Fe）=n（Cu）+n（H₂）=0.03mol+0.02mol=0.05mol，所以加入鐵粉的質量為0.05mol×56g/mol=2.8g，故D正確；
故選D．

點評：考查混合物的計算、硝酸性質等，難度中等，注意在足量的混酸中硝酸全起氧化劑作用，根據題目信息判斷發生的反應是解題關鍵．