Question

4．有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL，其中含有硫酸的浓度为2mol•L^-1，含有硝酸的浓度为1mol•L^-1，现向其中加入过量铁粉，充分反应后（假设只生成NO气体），最多可收集到标准状况下的气体的体积为（　　）

• A． 89.6mL
• B． 112mL
• C． 224mL
• D． 672mL

Answer 1

分析 有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL，其中含有硫酸的浓度为2mol•L^-1，含有硝酸的浓度为1mol•L^-1，混合液中氢离子的物质的量为：n（H⁺）=0.02L×2×2mol/L+0.02L×1mol/L=0.1mol，混合液中硝酸根离子的物质的量为：n（NO₃^-）=0.02L×1mol/L=0.02mol，由于铁过量，则发生反应：3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，以此计算该题．

解答 解：有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL，其中含有硫酸的浓度为2mol•L^-1，含有硝酸的浓度为1mol•L^-1，混合液中氢离子的物质的量为：n（H⁺）=0.02L×2×2mol/L+0.02L×1mol/L=0.1mol，混合液中硝酸根离子的物质的量为：n（NO₃^-）=0.02L×1mol/L=0.02mol，
由于铁过量，则发生反应：3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，则
3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O
0.02mol  0.08mol      0.02mol
反应后剩余氢离子的物质的量为：n（H⁺）=0.1mol-0.08mol=0.02mol，
Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑
 0.02mol   0.01mol
所以生成气体总物质的量为：n（NO）+n（H₂）=0.02mol+0.01mol=0.03mol，
标准状况下混合气体的体积为：V（NO）+V（H₂）=0.03mol×22.4L/mol=0.672L，
故选D．

点评 本题考查混合物的计算，题目难度中等，注意铁过量，根据n（H⁺）、n（NO₃^-）判断反应的可能性，判断生成气体为NO和H₂的混合物，进而计算气体的体积，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．