Question

16．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9.6g．向另一份中逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示（已知硝酸只被還原為NO氣體）．下列分析或結果錯誤的是（　�。�

• A． 第二份溶液中最終溶質為FeSO₄
• B． OA段產生的是NO，AB段的反應為Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，BC段產生氫氣
• C． 原混合酸中NO₃^- 物質的量為0.1 mol
• D． H₂SO₄ 濃度為2.5 mol•L^-1

Answer 1

分析 由圖象可知，由于鐵過量，OA段發生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發生反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發生反應為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
A．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；
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．OA段發生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，根據鐵的物質的量結合離子方程式計算；
D．根據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：由圖象可知，由于鐵過量，OA段發生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發生反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發生反應為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
A．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A正確；
B．由圖象可知，由于鐵過量，OA段發生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發生反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發生反應為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，故B正確；
C．OA段發生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，所以n（NO₃^-）=2n（Fe）=2×$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.4mol，故C錯誤；
D．反應消耗14g鐵，也就是$\frac{14g}{56g/mol}$=0.25mol，所有的鐵都在硫酸亞鐵中，根據硫酸根守恒，所以每份含硫酸0.25mol，所以硫酸的濃度是$\frac{0.25mol}{0.1L}$=2.5mol/L，故D正確．
故選C．

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，關鍵根據圖象分析各段發生的反應，注意與鐵的反應中硝酸全部起氧化劑作用，