Question

某稀硫酸和硝酸的混合溶液200 mL，

分成兩份。向其中一份逐漸加入銅粉，最多能溶解19.2 g（已知硝酸只被還原為NO）。向另一份逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化曲線如下圖所示。

(1)第二份溶液中最終溶質為                ；

(2)OA段產生的氣體是         （填化學式），BC段產生的氣體是            （填化學式），AB段的反應為                               ；

(3)原混合酸中HNO₃的物質的量為    mol，H₂SO₄的物質的量濃度應為      mol/L。

Answer 1

【知識點】物質之間的反應和圖像的分析

【答案解析】(1)FeSO₄       

(2)NO    H₂    Fe +2Fe ³⁺=3Fe²⁺

(3)0.4   4

    解析：當在溶液中加入鐵粉時，鐵首先應該與硝酸反應生成Fe³⁺，即OA段產生的是NO；當硝酸完全反應時，鐵與Fe ³⁺反應生成Fe ²⁺，即AB段發(fā)生的反應為Fe +2Fe ³⁺=3Fe²⁺；當Fe ³⁺完全反應后再加入鐵粉，鐵與溶液中的H+反應，即BC段產生的氣體是H2；根據(jù)分析得到第二份溶液中最終溶質為FeSO₄。

根據(jù)圖示可以看出溶液中的H⁺足夠，所以在OA段NO₃^—完全反應，

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的物質的量為0.4mol；

BC段發(fā)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⁺）總=0.8mol，n(H₂SO₄)= 0.4mol，則原溶液中n(H₂SO₄)= 0.8mol，H₂SO₄的物質的量濃度應為0.8mol /200 mL =4mol/L。

【思路點撥】①此溶液分成了兩等分，②硝酸根在酸性的條件下提供氧化性是本題考查的重點，是易錯題，綜合性強。