题目内容

13.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL,将其分成两等份.向第一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2g(假设硝酸仅被还原为N0气体,下同).向第二份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示.下列分析或结果错误的是(  )
A.原混合溶液中NO3-的物质的量为0.4 mol
B.OA段、BC段产生的气体分别是N0、H2
C.第二份溶液中最终溶质为FeS04
D.原混合溶液中H2S04的浓度为5 mol•L-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.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;
C.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;
D.根据铁和硫酸的反应中铁的质量来确定所需硫酸的量,进而确定硫酸的浓度.

解答 解:A.OA段发生反应为:Fe+NO3-+4H+=Fe3++NO↑+2H2O,硝酸全部起氧化剂作用,每一份中n(NO3-)=n(Fe)=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol,故原混合物中Fe为0.2mol×2=0.4mol,故A正确;
B.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B正确;
C.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,故C正确;
D.反应消耗22.4g铁,也就是 $\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol,所有的铁都在FeSO4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D错误,
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.

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