Question

20．向100mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的体积（相同状况）随铁粉质量增加的变化如图所示．下列分析错误的是．（　　）

• A． 原混合酸溶液的pH=0，c（H₂SO₄）=0.1mol•L^-1
• B． OA段的反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺═Fe³⁺+NO↑+2H₂O
• C． AB段的反应为：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺
• D． BC段气体产物为氢气

Answer 1

分析 由图象可知，由于铁过量，OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段发生反应为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段发生反应为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，最后溶液溶质为硫酸亚铁，结合反应的离子方程式以及题给相关数据解答该题．

解答 解：A．反应消耗2.24g铁，其物质的量为$\frac{2.24g}{56g/mol}$=0.04mol，所有的铁都在硫酸亚铁中，根据硫酸根守恒，所以硫酸为0.04mol，所以硫酸的浓度为：$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/l，OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，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错误；
B．由以上分析可知，OA段的反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺═Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故B正确；
C．由图象可知，由于铁过量，OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段发生反应为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，故C正确；
D．OA段硝酸根离子全部反应，AB段发生反应为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段溶液中有氢离子与铁反应，发生反应为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，故D正确．
故选A．

点评 本题以图象为载体考查混合物反应的计算，题目难度中等，据图象分析各段发生的反应原理为解答关键，注意与铁的反应中硝酸全部起氧化剂作用．