Question

10．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9.6g．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（已知硝酸只被还原为NO气体）．下列分析或结果错误的是（　　）

• A． H₂SO₄浓度为2.5 mol•L^-1
• B． OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，BC段产生氢气
• C． 第二份溶液中最终溶质为FeSO₄
• D． 原混合酸中NO₃^-物质的量为0.1 mol

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．加入Fe粉14gL时，完全反应，此时溶液中溶质为FeSO₄，根据守恒可知n（FeSO₄）=n（H₂SO₄），进而确定硫酸的浓度；
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．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；

解答 解：A．加入Fe粉14g时，完全反应，此时溶液中溶质为FeSO₄，反应消耗铁的物质的量=$\frac{14g}{56g/mol}$=0.25mol，根据守恒可知n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe）=0.25mol，所以硫酸的浓度是$\frac{0.25mol}{0.1L}$=2.5mol/L，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．OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，每份溶液中n（NO₃^-）=n（Fe），所以原混合酸中n（NO₃^-）=n（HNO₃）=2n（Fe）=2×$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.2mol，故D错误；
故选：D．

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，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为易错点．