Question

2.8g Fe全部溶于一定浓度、200mL的HNO₃溶液中，得到标准状况下的气体1.12L，测得反应后溶液的pH为1．若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断正确的是（　　）

• A、反应后溶液中c（NO₃^-）=0.85mol/L
• B、反应后的溶液最多还能溶解1.4gFe
• C、反应后溶液中铁元素可能以Fe²⁺形式存在
• D、1.12L气体不可能是NO、NO₂的混合气体

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：A．由题目信息可知，反应后溶液为硝酸铁、硝酸的混合溶液，故溶液中存在3c（Fe³⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-）；
B．计算原硝酸溶液中硝酸的物质的量，根据氮元素守恒可知n_原来（HNO₃）=3n[Fe（NO₃）₃]+n_剩余（HNO₃）+n（NO），当生成Fe（NO₃）₂ 时原硝酸溶解的铁最多，据此计算原硝酸溶解的铁的最大重量，减去已经溶解的2.8g，即为反应后的溶液最多还能溶解的Fe的质量；
C．溶液的pH=1说明硝酸过量，铁和过量硝酸反应生成硝酸铁；
D.2.8gFe的物质的量为0.05mol，根据电子转移守恒，采用极限法确定气体成分．

解答： 解：A．反应后溶液为硝酸铁、硝酸的混合溶液，故溶液中有3c（Fe³⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-），根据铁元素守恒由n（Fe）=n（Fe³⁺）=0.05mol，所以c（Fe³⁺）=

0.05mol

0.2L

=0.25mol/L，反应后溶液pH为1，所以c（H⁺）=0.1mol/L，所以c（NO₃^-）=0.25mol/L×3+0.1mol/L=0.85mol/L，故A正确；
B．由A中分析可知，原硝酸是稀硝酸，生成NO，由氮元素守恒可知n_原来（HNO₃）=3n[Fe（NO₃）₃]+n_剩余（HNO₃）+n（NO）=0.05mol×3+0.1mol/L×0.2+0.05mol=0.22mol，生成Fe（NO₃）₂、NO时原硝酸溶解的铁最多，由3 Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2 NO↑+4H₂O 可知，0.22molHNO₃最多溶解铁

3

8

×0.22mol，质量为

3

8

×0.22mol×56g/mol=4.62g，故还能溶解铁4.64g-2.8g=1.82g，故B错误；
C．溶液的pH=1说明溶液中硝酸过量，少量铁和硝酸反应生成硝酸铁，所以溶液中铁以铁离子形式存在，故C错误；
D.2.8gFe的物质的量为

2.8g

56g/mol

=0.05mol，若只生成NO，根据电子转移守恒可知，n（NO）=

0.05mol×3

5-2

=0.05mol，则V（NO）=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；计算生成NO的体积；若只生成NO₂，根据电子转移守恒可知，n（NO₂）=

0.05mol×3

5-4

=0.15mol，V（NO₂）=0.15mol×22.4L/mol=3.36L，由于实际生成气体1.12L，故只生成NO，故D正确；
故选AD．

点评：本题考查根据方程式的有关计算，判断生成的气体为NO、硝酸有剩余是解题的关键，B选项可以根据硝酸铁与剩余的硝酸计算溶解铁的质量，难度中等．