Question

某稀硫酸和硝酸的混合溶液200 mL，

分成两份。向其中一份逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g（已知硝酸只被还原为NO）。向另一份逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化曲线如下图所示。

(1)第二份溶液中最终溶质为                ；

(2)OA段产生的气体是         （填化学式），BC段产生的气体是            （填化学式），AB段的反应为                               ；

(3)原混合酸中HNO₃的物质的量为    mol，H₂SO₄的物质的量浓度应为      mol/L。

Answer 1

【知识点】物质之间的反应和图像的分析

【答案解析】(1)FeSO₄

(2)NO    H₂    Fe +2Fe ³⁺=3Fe²⁺

(3)0.4   4

    解析：当在溶液中加入铁粉时，铁首先应该与硝酸反应生成Fe³⁺，即OA段产生的是NO；当硝酸完全反应时，铁与Fe ³⁺反应生成Fe ²⁺，即AB段发生的反应为Fe +2Fe ³⁺=3Fe²⁺；当Fe ³⁺完全反应后再加入铁粉，铁与溶液中的H+反应，即BC段产生的气体是H2；根据分析得到第二份溶液中最终溶质为FeSO₄。

根据图示可以看出溶液中的H⁺足够，所以在OA段NO₃^—完全反应，

Fe+4H⁺+NO₃^—= Fe³⁺+NO+H₂O  ①

n(Fe)=11.2g/56g/mol=0.2mol= n（NO₃^—）=n(HNO₃)，故原混合酸中HNO₃的物质的量为0.4mol；

BC段发生的是Fe+2H⁺= Fe²⁺ +H₂   ②

n（H⁺）= 2n(Fe)=2×5.6g/56g/mol=0.2mol，

在①中由硫酸提供的n（H⁺）=3 n（NO₃^—）= 0.6mol，故第二份溶液中n（H⁺）总=0.8mol，n(H₂SO₄)= 0.4mol，则原溶液中n(H₂SO₄)= 0.8mol，H₂SO₄的物质的量浓度应为0.8mol /200 mL =4mol/L。

【思路点拨】①此溶液分成了两等分，②硝酸根在酸性的条件下提供氧化性是本题考查的重点，是易错题，综合性强。