Question

9．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，向其中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示．
则BC段气体是产生的气体是H₂；OA段离子反应方程式为Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O，c（H₂SO₄）为2mol/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↑；最终消耗22.4gFe，溶液中溶质为FeSO₄，根据Fe元素守恒可以计算n（FeSO₄），再根据硫酸根守恒计算每一份溶液中n（H₂SO₄），进而计算硫酸的物质的量浓度．

解答 解：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↑．
最终消耗22.4gFe，其物质的量为$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，溶液中溶质为FeSO₄，根据Fe元素守恒可n（FeSO₄）=n（Fe）=0.4mol，再根据硫酸根守恒，每一份溶液中n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=0.4mol，故意硫酸的物质的量浓度为$\frac{0.4mol}{0.2L}$=2mol/L；
故答案为：H₂；Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O；2mol/L．

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，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．