Question

常温下，在某200 mL的稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐量地加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。（设硝酸只被还原为NO气体, Fe的相对原子质量为56）。下列有关分析错误的是

A．原混合酸中NO3－的物质的量为0.2 mol

B．原混合酸中H2SO4物质的量浓度为2mol/L

C．OA段与BC段反应中电子转移的物质的量之比为2:1

D．取20mL原混合酸加水稀释至1L后溶液的pH＝1

Answer 1

C

解析试题分析：硝酸是氧化性酸，因此首先与铁反应，即OA段表示铁与硝酸反应生成硝酸铁、NO和水，离子方程式为Fe＋4H^＋＋NO₃^－=Fe^3＋＋2H₂O＋NO↑。当NO₃^－完全被还原后继续介入铁粉，铁离子开始氧化铁粉，即AB段的离子方程式为Fe＋2Fe^3＋=3Fe^2＋。最后加入铁粉氢离子与铁发生置换反应生成氢气，即BC段反应的离子方程式为Fe＋2H^＋=F₂＋H₂↑，据此可以判断。A、碘A时溶液中的NO₃^－尾气被还原为NO，此时消耗铁的质量是11.2g，物质的量＝11.2g÷56g/mol＝0.2mol，则根据方程式可知消耗NO₃^－的物质的量是0.2mol，所以原混合酸中NO₃^－的物质的量为0.2 mol，故A正确；B、最终消耗铁的质量是22.4g，物质的量＝22.4g÷56g/mol＝0.4mol。因此最终生成硫酸亚铁的物质的量是0.4mol。则根据原子守恒可知，硫酸的物质的量是0.4mol，则硫酸的浓度＝0.4mol÷0.2L＝2.0mol/L，B正确；C、OA段消耗0.2mol铁，转移0.2mol×3＝0.6mol电子。BC阶段消耗铁的质量是22.4g－16.8g＝5.6g，物质的量是0.1mol，则转移0.1mol×2＝0.2mol电子。所以OA段与BC段反应中电子转移的物质的量之比为3:1，故C错误；D、原混合酸硝酸和硫酸的物质的量分别是0.2mol和0.4mol，其中氢离子的物质的量是0.2mol+0.4mol×2＝1.0mol，则氢离子的浓度＝1.0mol/L÷0.2L＝5mol/L。所以取20mL原混合酸加水稀释至1L后溶液中氢离子的浓度＝×5mol/L＝0.1mol/L，则溶液的pH＝1，故D正确，答案选C。
考点：考查铁与硝酸和硫酸混合液反应的有关计算以及图像分析与判断