Question

9．在1L浓度为0.2mol•L^-1Fe（NO₃）₃和1.5 mol•L^-1H₂SO₄组成的混合溶液中，加入39.2g铁粉使其充分反应．下列有关说法正确的是（　　）

• A． 反应后产生标准状况下的氢气11.2 L
• B． 反应后的溶液中c（Fe²⁺）：c（Fe³⁺）=2：1
• C． 反应后的溶液还可以溶解16.8 g铁粉
• D． 反应后的溶液还可以溶解19.2 g铜

Answer 1

分析 溶液中n（Fe³⁺）=0.2mol，n（NO₃^-）=0.6mol，n（H⁺）=3mol，n（Fe）=$\frac{39.2g}{56g/mol}$=0.7mol，由于氧化性为氧化性为HNO₃＞Fe³⁺＞H⁺，先发生：Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O，0.6molNO₃^-完全反应消耗0.6molFe，消耗2.4molH⁺，生成0.6molFe³⁺、0.6molNO，反应后剩余0.1molFe、0.6molH⁺，此时溶液中共有0.8molFe³⁺，再发生：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，0.1molFe反应消耗0.2molFe³⁺，生成0.3molFe²⁺，剩余0.6molFe³⁺，Fe没有剩余，不发生反应Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，即反应中不会生成氢气，据此进行解答．

解答 解：原溶液中n（Fe³⁺）=0.2mol，n（NO₃^-）=0.6mol，n（H⁺）=3mol，n（Fe）=$\frac{39.2g}{56g/mol}$=0.7mol，
由于氧化性为氧化性为HNO₃＞Fe³⁺＞H⁺，先发生反应：Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O，0.6molNO₃^-完全反应消耗0.6molFe，消耗2.4molH⁺，生成0.6molFe³⁺、0.6molNO，反应后剩余0.1molFe、0.6molH⁺，此时溶液中共有0.8molFe³⁺，再发生反应：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，0.1molFe反应消耗0.2molFe³⁺，生成0.3molFe²⁺，剩余0.6molFe³⁺，没有Fe剩余，则不发生反应：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，即反应中没有氢气生成，
A．根据分析可知，反应中没有氢气生成，故A错误；
B．反应后的溶液中c（Fe²⁺）：c（Fe³⁺）=n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=0.3mol：0.6mol=1：2，故B错误；
C．反应后溶液中能够与Fe反应的离子为0.6molH⁺、0.6molFe³⁺，根据反应Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺可知，0.6molFe³⁺能够溶解0.3molFe，根据反应Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑可知0.6molH⁺能够溶解0.3molFe，所以能够溶解的Fe的总质量为：56g/mol×（0.3mol+0.3mol）=33.6g，故C错误；
D．反应后溶液中能够与Cu反应的离子为0.6molFe³⁺，根据反应Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺可知，0.6molFe³⁺能够溶解0.3molCu，溶解的Cu的质量为：64g/mol×0.3mol=19.2g，故D正确；
故选D．

点评 本题考查氧化还原反应的计算、混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质及先后顺序为解答关键，试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．