Question

8．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成两份．向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解 9.6g．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下图所示（巳知硝酸只被还原为NO气体）．
（1）OA段反应的离子方程式为Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
BC段反应的离子方程式为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（2）第二份溶液中进终溶质为FeSO₄，实验验证此溶液阳离子的方法是取少量溶液于试管中，先滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，然后滴入氯水后溶液变为红色，证明溶液中含有亚铁离子．
（3）H₂SO₄ 浓度为2.5mol/L．

Answer 1

分析 （1）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↑；
（2）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；亚铁离子与硫氰化钾不反应，但滴入氯水后溶液变为红色，据此可检验亚铁离子；
（3）最终溶液为硫酸亚铁，结合消耗铁的总质量计算硫酸的物质的量，进而计算硫酸的浓度．

解答 解：（1）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↑，
故答案为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（2）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；
该溶液中的亚铁离子为亚铁离子，检验方法为：取少量溶液于试管中，先滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，然后滴入氯水后溶液变为红色，证明溶液中含有亚铁离子，
故答案为：FeSO₄；取少量溶液于试管中，先滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，然后滴入氯水后溶液变为红色，证明溶液中含有亚铁离子；
（3）第二份反应消耗14g Fe，物质的量为：$\frac{14g}{56g/mol}$=0.25mol，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0.25mol，所原混合酸中H₂SO₄物质的量浓度为：$\frac{0.25mol}{0.1L}$=2.5mol/L，
故答案为：2.5．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，（3）为易错点，注意正确判断过量情况，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．