Question

15．2.8gFe全部溶于一定浓度200mLHNO₃溶液中，得到标准状况下气体1.12L，测得反应后溶液pH为1．若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断不正确的是（　　）

• A． 反应后溶液中铁元素一定只以Fe³⁺形式存在
• B． 1.12L气体可能是NO、NO₂的混合气体
• C． 反应后溶液中c（NO₃^-）=0.85mol/L
• D． 反应后的溶液最多还能溶解1.82gFe

Answer 1

分析 A、根据题目信息可知HNO₃过量，故Fe只可能转化为Fe³⁺；
B、2.8gFe的物质的量为0.05mol，根据电子转移守恒，利用极限假设法，若只生成NO，计算生成NO的体积；若只生成NO₂，计算生成的NO₂体积，根据体积判断；
C、由题目信息可知，反应后溶液为硝酸铁、硝酸的混合溶液，故溶液中有3c（Fe³⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-），根据铁元素守恒由n（Fe）=n（Fe³⁺），所以c（Fe³⁺）=0.25mol/L，反应后溶液pH为1，所以c（H⁺）=0.1mol/L，代入上式计算；
D、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．

解答 解：A、反应后溶液pH为1，故HNO₃过量，Fe只可能转化为Fe³⁺，故A正确；
B、2.8gFe的物质的量为$\frac{2.8g}{56g/mol}$=0.05mol，若只生成NO，根据电子转移守恒可知，n（NO）=$\frac{0.05mol×3}{5-2}$=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）=$\frac{0.05mol×3}{5-4}$=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B错误；
C、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⁺）=$\frac{0.05mol}{0.2L}$=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C正确；
D、由B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$\frac{3}{8}$×0.22mol，质量为$\frac{3}{8}$×0.22mol×56g/mol=4.62g，故还能溶解铁4.64g-2.8g=1.82g，故D正确．
故选：B．

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