Question

20．在向500mL稀硝酸中加入一定质量的铁粉，铁粉完全溶解后，放出N0气体6.72L（标准状况），同时溶液质量增加13.4g．下列判断正确的是（　　）

• A． 原溶液中投入铁粉物质的量是0.25mo1
• B． 原溶液中HNO₃的浓度是2.0mol•L^-1
• C． 反应后的溶液中还可溶解9.6g铜
• D． 反应后的溶液中c（Fe²⁺）：c（Fe³⁺）=3：1

Answer 1

分析 A．生成NO的物质的量为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，溶液质量增重为参加反应Fe的质量与生成NO的质量之差，则n（Fe）×56g/mol-0.3mol×30g/mol=13.4g，解得n（Fe）=0.4mol；
B．根据电子转移守恒，可知生成物中Fe元素平均化合价为$\frac{0.3mol×（5-2）}{0.4mol}$=2.25，故反应生成Fe²⁺、Fe³⁺，硝酸完全反应，设Fe²⁺、Fe³⁺的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总物质的量、电子转移守恒列方程计算，再根据N元素守恒：n（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]+3n[Fe（NO₃）₃]+n（NO）；
C．根据2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺计算溶解Cu的质量；
D．根据B中计算数据可得溶液中c（Fe²⁺）：c（Fe³⁺）．

解答 解：A．生成NO的物质的量为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，溶液质量增重为参加反应Fe的质量与生成NO的质量之差，则n（Fe）×56g/mol-0.3mol×30g/mol=13.4g，解得n（Fe）=0.4mol，故A错误；
B．根据电子转移守恒，可知生成物中Fe元素平均化合价为$\frac{0.3mol×（5-2）}{0.4mol}$=2.25，故反应生成Fe²⁺、Fe³⁺，硝酸完全反应，设Fe²⁺、Fe³⁺的物质的量分别为xmol、ymol，则：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.4}\\{2x+3y=0.3×3}\end{array}\right.$
解得x=0.3，y=0.1，
根据N元素守恒：n（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]+3n[Fe（NO₃）₃]+n（NO）=0.3mol×2+0.1mol×3+0.3mol=1.2mol，故c（HNO₃）=$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，故B错误；
C．根据2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，可知溶解Cu为0.1mol×$\frac{1}{2}$=0.05mol，故溶解Cu的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，故C错误；
D．根据B中计算可知溶液中c（Fe²⁺）：c（Fe³⁺）=0.3mol：0.1mol=3：1，故D正确，
故选：D．

点评 本题考查氧化还原反应的计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意利用电子转移守恒计算，难度中等．