Question

某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成兩份．向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解19.2g（已知硝酸只被還原為NO氣體）．向另一份中逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示．
（1）兩份各自產生的NO氣體物質的量

 

（填“相等”或“不相等”）
（2）硝酸的物質的量濃度

 

，硫酸的物質的量濃度

 

．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：圖示題

分析：由圖象可知，由于鐵過量，OA段發(fā)生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發(fā)生反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發(fā)生反應為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（1）根據(jù)n=

m

M

計算Cu的物質的量，根據(jù)電子轉移守恒計算Cu反應生成NO的物質的量，OA段發(fā)生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，根據(jù)消耗鐵的物質的量計算生成NO的物質的量；
（2）根據(jù)OA段反應計算每一份溶液中n（NO₃^-），進而計算硝酸的物質的量濃度；最終消耗22.4gFe，溶液中溶質為FeSO₄，根據(jù)Fe元素守恒可以計算n（FeSO₄），再根據(jù)硫酸根守恒計算每一份溶液中n（H₂SO₄），進而計算硫酸的物質的量濃度．

解答： 解：由圖象可知，由于鐵過量，OA段發(fā)生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發(fā)生反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發(fā)生反應為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（1）19.2gCu的物質的量為

19.2g

64g/mol

=0.3mol，根據(jù)電子轉移守恒，Cu反應生成NO的物質的量為

0.3mol×2

3

=0.2mol，OA段發(fā)生反應為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，消耗n（Fe）=

11.2g

56g/mol

=0.2mol，由方程式可知生成NO為0.2mol，故兩份生成NO的物質的量相等，故答案為：相等；
（2）OA段發(fā)生反應為：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濃度為

0.2mol

0.1L

=2mol/L；
最終消耗22.4gFe，其物質的量為

22.4g

56g/mol

=0.4mol，溶液中溶質為FeSO₄，根據(jù)Fe元素守恒可n（FeSO₄）=n（Fe）=0.4mol，再根據(jù)硫酸根守恒，每一份溶液中n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=0.4mol，故意硫酸的物質的量濃度為

0.4mol

0.1L

=4mol/L，
故答案為：2mol/L；4mol/L．

點評：本題以圖象為載體，考查有關金屬和酸反應的計算題，難度較大，關鍵根據(jù)圖象分析各段發(fā)生的反應，注意與鐵的反應中硝酸全部起氧化劑作用．