Question

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，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示．
（1）两份各自产生的NO气体物质的量

 

（填“相等”或“不相等”）
（2）硝酸的物质的量浓度

 

，硫酸的物质的量浓度

 

．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：图示题

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↑．
（1）根据n=

m

M

计算Cu的物质的量，根据电子转移守恒计算Cu反应生成NO的物质的量，OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，根据消耗铁的物质的量计算生成NO的物质的量；
（2）根据OA段反应计算每一份溶液中n（NO₃^-），进而计算硝酸的物质的量浓度；最终消耗22.4gFe，溶液中溶质为FeSO₄，根据Fe元素守恒可以计算n（FeSO₄），再根据硫酸根守恒计算每一份溶液中n（H₂SO₄），进而计算硫酸的物质的量浓度．

解答： 解：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↑．
（1）19.2gCu的物质的量为

19.2g

64g/mol

=0.3mol，根据电子转移守恒，Cu反应生成NO的物质的量为

0.3mol×2

3

=0.2mol，OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，消耗n（Fe）=

11.2g

56g/mol

=0.2mol，由方程式可知生成NO为0.2mol，故两份生成NO的物质的量相等，故答案为：相等；
（2）OA段发生反应为：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，每一份溶液中n（NO₃^-）=n（Fe）=

11.2g

56g/mol

=0.2mol，故混合溶液中硝酸的浓度为

0.2mol

0.1L

=2mol/L；
最终消耗22.4gFe，其物质的量为

22.4g

56g/mol

=0.4mol，溶液中溶质为FeSO₄，根据Fe元素守恒可n（FeSO₄）=n（Fe）=0.4mol，再根据硫酸根守恒，每一份溶液中n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=0.4mol，故意硫酸的物质的量浓度为

0.4mol

0.1L

=4mol/L，
故答案为：2mol/L；4mol/L．

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．