Question

16．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，产生气体的量随铁质量增加的变化如图所示．反应前后溶液体积不发生变化．
（1）OA段反应的离子方程式为：Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O
AB段反应的化学方程式为：Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄
BC段反应的离子方程式为：Fe+2H+═H₂↑+Fe²⁺
（2）原混合酸中NO₃^-物质的量为：2mol/L
（3）原混合酸中H₂SO₄的物质的量浓度为：4mol/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）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；
（3）消耗22.4g Fe时，此时溶液中溶质为FeSO₄，根据铁元素质量守恒可知：n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe），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+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O；Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄；Fe+2H+═H₂↑+Fe²⁺；
（2）OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，所以每份中n（NO₃^-）=n（Fe）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，故c（HNO₃）=$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L，
故答案为：2mol/L；
（3）消耗22.4g Fe时，此时溶液中溶质为FeSO₄，根据铁元素质量守恒可知：n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe）=$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，故原混合物中H₂SO₄物质的量为：0.4mol×2=0.8mol，其浓度为：$\frac{0.8mol}{0.2L}$=4mol/L，
故答案为：4mol/L．

点评 本题以化学反应图象为载体，考查有关金属和酸反应的计算题，题目难度中等，关键根据图象分析各段发生的反应，注意明确与铁的反应中硝酸全部起氧化剂作用，熟练掌握守恒思想在化学计算中的应用方法．