Question

11．常溫下，在某200ml的稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐量地加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示（設(shè)硝酸只被還原為NO氣體）．下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是（　�。�

• A． 原混合酸中NO₃^-的物質(zhì)的量為0.2mol
• B． 原混合酸中H₂SO₄物質(zhì)的量濃度為2mol•L^-1
• C． OA段與BC段反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量之比為2：1
• D． 取20ml原混合酸加水稀釋至1L后溶液的pH=1

Answer 1

分析 由圖象可知，開始生產(chǎn)氫氣，中間氣體體積不變，后段氣體體積增大，故OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，AB段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，BC段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
A．OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，根據(jù)鐵的物質(zhì)的量結(jié)合離子方程式計(jì)算；
B．縱觀整個(gè)過程，加入22.4gFe時(shí)，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為硫酸亞鐵，根據(jù)守恒計(jì)算；
C．結(jié)合各階段消耗Fe的質(zhì)量，根據(jù)各階段反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；
D．根據(jù)電荷守恒，可知原溶液中c（H⁺）=c（NO₃^-）+2c（SO₄^2-），再根據(jù)稀釋定律計(jì)算．

解答 解：A．OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，硝酸全部起氧化劑作用，所以原混合酸中n（NO₃^-）=n（Fe）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，故A正確；
B．反應(yīng)消耗22.4g鐵，也就是$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，所有的鐵都在硫酸亞鐵中，根據(jù)硫酸根離子守恒，所以含硫酸為0.4mol，則c（硫酸）=$\frac{0.4mol}{0.2L}$=2mol/L，故B正確；
C．OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，消耗Fe為11.2g，物質(zhì)的量=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，轉(zhuǎn)移電子為0.2mol×3=0.6mol，
BC段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，消耗Fe為22.4g-16.8g=5.6g，物質(zhì)的量=$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.1mol，轉(zhuǎn)移電子為0.1mol×2=0.2mol，
故OA段與BC段反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量之比=0.6mol：0.3mol=3：1，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)電荷守恒，可知原溶液中c（H⁺）=c（NO₃^-）+2c（SO₄^2-）=$\frac{0.2mol}{0.2L}$+2×2mol/L=5mol/L，取20mL原混合酸加水稀釋至1L后溶液的中c（H⁺）=$\frac{0.02L×5mol/L}{1L}$=0.1mol/L，氫離子濃度等于0.1mol/L，即稀釋后pH=1，故D正確．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題以圖象為載體，考查有關(guān)金屬和酸反應(yīng)的計(jì)算題，難度較大，關(guān)鍵根據(jù)圖象分析各段發(fā)生的反應(yīng)，注意與鐵的反應(yīng)中硝酸全部起氧化劑作用，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．