Question

17．
某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两等份．向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g（己知硝酸只被还原为NO气体）．向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示．下列分析或结果错误的是（　　）

• A． OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段产生氢气
• B． 原混合酸中NO₃^-物质的量为0.4 mol
• C． 第二份溶液中最终溶质为FeSO₄
• D． 取20 mL原混合酸加水稀释至1 L后溶液c（H⁺）=0.1mol•L^-l

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↑．
A．铁先与硝酸反应生成一氧化氮与铁离子，之后铁与铁离子反应生产亚铁离子，最后是铁和硫酸反应
B．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；
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．根据铁和硫酸的反应中铁的质量来确定所需硫酸的量，据此可确定硫酸中含有氢离子的物质的量，再结合B可知硝酸中含有氢离子的物质的量，从而可知原混合液中氢离子的总物质的量，然后结合溶液稀释定律计算稀释后溶液中氢离子浓度．

解答 解：A．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↑，故A正确；
B．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n（NO₃^-）=2n（Fe）=2×$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.4mol，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、反应消耗22.4g铁，其物质的量=$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，所有的铁都在硫酸亚铁中，根据硫酸根守恒每份含硫酸0.4mol，200mL原溶液中含有0.8mol硫酸、0.4molHNO₃，原混合液中含有氢离子的总物质的量=0.8mol×2+0.4mol=2mol，取出20mL溶液中含有氢离子的物质的量为0.2mol，稀释过程中氢离子的物质的量不变，则稀释至1 L后溶液c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{1L}$=0.2mol•L^-l，故D错误；
故选D．

点评 本题以化学反应图象为载体，考查有关金属和酸反应的计算题，难度中等，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，注意利用守恒思想解答．