Question

11．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 19.2g（已知硝酸只被还原为 NO 气体）．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图所示． 下列分析或结果正确的是（　　）

• A． 每份溶液中NO^-₃物质的量为 0.4mol
• B． 原溶液中H₂SO₄浓度为2.5mol•L^-1
• C． 第一份溶液中最终溶质为CuSO₄和 Cu（NO₃）₂
• D． OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe+2Fe³⁺═Fe²⁺，BC段产生氢气

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↑．
A．OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，根据铁的物质的量结合离子方程式计算；
B．最终消耗22.4g，溶液中溶质为FeSO₄，根据Fe原子、硫酸根守恒计算硫酸物质的量，进而计算硫酸的浓度；
C．由A、B可知每一份中硝酸、硫酸物质的量，计算每一份中氢离子、硝酸根物质的量，根据3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O过量计算判断；
D．铁先与硝酸反应生成一氧化氮与铁离子，之后铁与铁离子反应生产亚铁离子，最后是铁和硫酸反应．

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↑．
A．OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，所以每一份中n（NO₃^-）=n（Fe）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，故A错误；
B．最终消耗22.4g，反应消耗22.4g铁，物质的量$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，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0.4mol，所以硫酸的浓度是$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，故B错误；
C．每一份中氢离子物质的量为0.2mol+0.4mol×2=1mol，硝酸根物质的量为0.2mol，19.2gCu的物质的量为$\frac{19.2g}{64g/mol}$=0.3mol，根据3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，0.3molCu完全反应消耗0.2molNO₃^-、0.8molH⁺，NO₃^-完全反应，而H⁺有剩余，则溶液中最终溶质为CuSO₄和H₂SO₄，故C错误；
D．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D正确．
故选：D．

点评 本题以图象为载体，考查有关金属和酸反应的计算题，难度较大，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，