Question

16．现有硫酸和硝酸的浓度分别为2mol/L和1mol/L的混合液，取混合液20mL加入足量铁粉，若硝酸的还原产物为NO，则生成一氧化氮和氢气在标准状况下的体积各为多少升？消耗的铁粉的质量为多少？

Answer 1

分析 硫酸、硝酸的混合溶液与过量的Fe反应生成NO、氢气，说明硝酸完全被还原生成NO，最终得到FeSO₄溶液，根据n=cV计算H₂SO₄、HNO₃物质的量，根据N元素守恒可知n（NO）=n（HNO₃），根据硫酸根守恒可知n（FeSO₄）=n（H₂SO₄），根据Fe元素守恒计算参加反应Fe的物质的量，再根据电子转移守恒计算氢气物质的量，根据V=nV_m计算NO、氢气体积．

解答 解：硫酸、硝酸的混合溶液与过量的Fe反应生成NO、氢气，说明硝酸完全被还原生成NO，最终得到FeSO₄溶液，
根据N元素守恒可知n（NO）=n（HNO₃）=0.02L×1mol/L=0.02mol，故生成NO的体积=0.02mol×22.4L/mol=0.448L；
根据硫酸根守恒可知n（FeSO₄）=n（H₂SO₄）=0.02L×2mol/L=0.04mol，根据Fe元素守恒，参加反应Fe的物质的量=n（FeSO₄）=0.04mol，令生成氢气为x mol，根据电子转移守恒：2x+0.02×（5-2）=0.04×2，解得x=0.01，故生成氢气的体积=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；消耗铁的质量为：0.04mol×56g/mol=2.24g，
答：标况下，生成一氧化氮的体积为0.448L，生成氢气的体积为0.224L，消耗的铁粉的质量为2.24g．

点评 本题考查混合物计算，判断发生的反应是解题关键，侧重对解题方法技巧与思维能力的考查，注意利用守恒思想进行解答，难度中等．