Question

20．向100mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐漸加入鐵粉，產生氣體的體積（相同狀況）隨鐵粉質量增加的變化如圖所示．下列分析錯誤的是．（　　）

• A． 原混合酸溶液的pH=0，c（H₂SO₄）=0.1mol•L^-1
• B． OA段的反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺═Fe³⁺+NO↑+2H₂O
• C． AB段的反應為：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺
• D． BC段氣體產物為氫氣

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↑，最后溶液溶質為硫酸亞鐵，結合反應的離子方程式以及題給相關數據解答該題．

解答 解：A．反應消耗2.24g鐵，其物質的量為$\frac{2.24g}{56g/mol}$=0.04mol，所有的鐵都在硫酸亞鐵中，根據硫酸根守恒，所以硫酸為0.04mol，所以硫酸的濃度為：$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/l，OA段發生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，故原混合液中n（HNO₃）=n（Fe）=$\frac{1.12g}{56g/mol}$=0.02mol，
n（H⁺）=2n（H₂SO₄）+n（HNO₃）=0.04mol×2+0.02mol=0.1mol，c（H⁺）=$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，pH=0，故A錯誤；
B．由以上分析可知，OA段的反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺═Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故B正確；
C．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⁺，故C正確；
D．OA段硝酸根離子全部反應，AB段發生反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段溶液中有氫離子與鐵反應，發生反應為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，故D正確．
故選A．

點評 本題以圖象為載體考查混合物反應的計算，題目難度中等，據圖象分析各段發生的反應原理為解答關鍵，注意與鐵的反應中硝酸全部起氧化劑作用．