Question

向含有Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺、NO的某稀溶液中逐渐加入Fe粉，Fe²⁺和Fe粉的物质的量关系如图所示．则原稀溶液中Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺的物质的量之比为

1. A.
   1：2：1
2. B.
   1：3：1
3. C.
   1：1：3
4. D.
   1：1：4

Answer 1

D
分析：向含有Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺、NO₃^-，则相当于溶液中溶质为Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂、HNO₃．由于氧化性HNO₃＞Fe³⁺＞Cu²⁺，所以：当0＜n（Fe）≤1时发生反应：Fe+4HNO₃═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，当1＜n（Fe）≤2时发生反应：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，当2＜n（Fe）≤3时发生反应：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，据此结合方程式计算解答．
解答：向含有Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺、NO₃^-，则相当于溶液中溶质为Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂、HNO₃．
由于氧化性HNO₃＞Fe³⁺＞Cu²⁺，所以：
当0＜n（Fe）≤1时发生反应：①Fe+4HNO₃═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，
当1＜n（Fe）≤2时发生反应：②Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，
当2＜n（Fe）≤3时发生反应：③Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，
根据反应①可知，n（H⁺）=4n₁（Fe）=4mol，n_生成（Fe³⁺）=n₁（Fe）=1mol，
根据反应②可知，n（Fe³⁺）=2n₂（Fe）-n_生成（Fe³⁺）=2mol-1mol=1mol，
根据反应③可知，n（Cu²⁺）=n₃（Fe）=3mol-2mol=1mol，
故原稀溶液中Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺的物质的量之比为1mol：1mol：4mol=1：1：4，
故选D．
点评：本题考查离子反应计算、元素化合物性质，根据氧化性判断图象中每段发生的化学反应是解题的关键，题目难度中等．