Question

常温下，在某200mL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）．下列有关分析错误的是（　　）

• A、原混合酸中NO₃^-物质的量为0.2mol
• B、原混合酸中H₂SO₄物质的量浓度为2mol/L
• C、溶液中最终溶质为FeSO₄
• D、OA段与BC段反应中电子转移的物质的量之比为2：1

Answer 1

分析：由图象可知，开始生产氢气，中间气体体积不变，后段气体体积增大，故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↑．
A．OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，根据铁的物质的量结合离子方程式计算；
B．根据铁和硫酸的反应中铁的质量来确定所需硫酸的量，进而确定硫酸的浓度；
C、铁先与硝酸反应，之后铁与铁离子反应生产亚铁离子，最后是铁和硫酸反应，铁单质全部转化为亚铁离子，硝酸全部起氧化剂作用，没有显酸性的硝酸；
D．结合各阶段消耗Fe的质量，根据各阶段反应中Fe元素化合价变化计算转移电子物质的量．

解答：解：A．OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，所以原混合酸中n（NO₃^-）=n（Fe）=

11.2g

56g/mol

=0.2mol，故A正确；
B．反应消耗22.4g铁，也就是

22.4g

56g/mol

=0.4mol，所有的铁都在硫酸亚铁中，根据硫酸根守恒，所以每份含硫酸0.4mol，所以硫酸的浓度是

0.4mol

0.2L

=2mol/l，故B正确，
C、硝酸全部被还原，没有显酸性的硝酸，因为溶液中有硫酸根，并且铁单质全部转化为亚铁离子，所以溶液中最终溶质为FeSO₄，故C正确；
D．OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，消耗Fe为11.2g，物质的量=

11.2g

56g/mol

=0.2mol，转移电子为0.2mol×3=0.6mol，
BC段发生反应为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，消耗Fe为22.4g-16.8g=5.6g，物质的量=

5.6g

56g/mol

=0.1mol，转移电子为0.1mol×2=0.2mol，
故OA段与BC段反应中电子转移的物质的量之比=0.6mol：0.3mol=3：1，故D错误，
故选D．

点评：本题以图象为载体，考查有关金属和酸反应的计算题，难度较大，关键根据图象分析各段发生的反应，注意与铁的反应中硝酸全部起氧化剂作用．