Question

14．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9.6g．向另一份中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示（已知硝酸只被還原為NO氣體）．請?zhí)羁眨?br />（1）AB段的反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（2）原混合酸中NO₃^-物質(zhì)的量濃度為多少？
（3）原混合物中H₂SO₄物質(zhì)的量為多少？

Answer 1

分析 （1）由圖象可知，由于鐵過量，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↑．
（2）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算Fe的物質(zhì)的量，根據(jù)Fe與硝酸反應(yīng)的方程式計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量和濃度；
（3）最終消耗14.0gFe，溶液中溶質(zhì)為FeSO₄，根據(jù)Fe元素守恒可以計(jì)算n（FeSO₄），再根據(jù)硫酸根守恒計(jì)算每一份溶液中n（H₂SO₄），進(jìn)而計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量．

解答 解；（1）由圖象可知，由于鐵過量，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↑；
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（2）由于鐵過量，OA段發(fā)生反應(yīng)為：Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，F(xiàn)e的物質(zhì)的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.1mol，則消耗的硝酸為0.1mol，
則原混合酸中NO₃^-物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.1mol×2}{0.2L}$=1mol/L；
答：原混合酸中NO₃^-物質(zhì)的量濃度為1mol/L；
（3）最終消耗14.0gFe，溶液中溶質(zhì)為FeSO₄，F(xiàn)e的物質(zhì)的量為$\frac{14g}{56g/mol}$=0.25mol，根據(jù)Fe元素守恒可n（FeSO₄）=n（Fe）=0.25mol，再根據(jù)硫酸根守恒，每一份溶液中n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=0.25mol，故意硫酸的物質(zhì)的量為0.5mol；
答：原混合物中H₂SO₄物質(zhì)的量為0.5mol．

點(diǎn)評 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．