Question

3．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（已知硝酸只能被還原為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)果錯誤的是（　�。�

• A． 原混合液中NO₃^-的物質(zhì)的量為0.4 mol
• B． OA段產(chǎn)生是NO，AB段反應為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，BC段產(chǎn)生氫氣
• C． 溶液中最終溶質(zhì)為FeSO₄
• D． c（H₂SO₄）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(zhì)的量結(jié)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(chǎn)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(chǎn)亞鐵離子，最后是鐵和硫酸反應，鐵單質(zhì)全部轉(zhuǎn)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(zhì)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，所以n（NO₃^-）=2n（Fe）=2×$\frac{11.2g}{56g/mol}$=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(zhì)全部轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，所以溶液中最終溶質(zhì)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，所以硫酸的濃度為：$\frac{0.4mol}{0.1L}$=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，題目難度較大，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，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及化學計算能力．