选择题3.0分
化学

13.向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量的变化如下图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。

下列分析错误的是

A

OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+,BC段产生H2

B

A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4

C

原混合酸中NO3-物质的量为0.2mol

D

原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2mol•L-1

考察知识点

  • 二氧化硫的污染及治理

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正确答案及相关解析

正确答案

B

解析

A.混合酸中硝酸首先与铁反应,即OA段表示铁与硝酸反应生成硝酸铁、NO和水,离子方程式为Fe+4H+NO3=Fe3++2H2O+NO↑。当NO3完全被还原后继续加入铁粉,Fe3+氧化性大于H+,所以Fe3+先与铁粉反应,即AB段的离子方程式为Fe+2 Fe3+=3Fe2+。最后加入铁粉,氢离子与铁发生置换反应生成氢气,即BC产生H2,所以A正确;B.点A时溶液中的NO3被还原为NO,此时消耗铁的质量是11.2g,所以A点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3和H2SO4,故B错误;C.点A时溶液中的NO3被还原为NO,由于消耗铁的物质的量为0.2mol,则根据方程式可知消耗NO3的物质的量是0.2mol,原混合酸中NO3的物质的量为0.2 mol,所以C正确;D.最终消耗铁的质量是22.4g,物质的量为0.4mol。因此最终生成硫酸亚铁的物质的量是0.4mol。则根据原子守恒可知,硫酸的物质的量是0.4mol,则硫酸的浓度=0.4mol÷0.2L=2.0mol/L,所以D正确。

考查方向

结合图象考查有关金属和混合酸反应的计算。

解题思路

A.硝酸是氧化性酸,因此首先与铁反应,即OA段表示铁与硝酸反应生成硝酸铁、NO和水,离子方程式为Fe+4H+NO3=Fe3++2H2O+NO↑。当NO3完全被还原后继续加入铁粉,铁离子开始氧化铁粉,即AB段的离子方程式为Fe+2 Fe3+=3Fe2+。最后加入铁粉,氢离子与铁发生置换反应生成氢气,即BC产生H2

B.点A时溶液中的NO3被还原为NO,此时消耗铁的质量是11.2g,所以A点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3和H2SO4;C.点A时溶液中的NO3被还原为NO,由于消耗铁的物质的量为0.2mol,则根据方程式可知消耗NO3的物质的量是0.2mol,原混合酸中NO3的物质的量为0.2 mol;D.最终消耗铁的质量是22.4g,物质的量为0.4mol。因此最终生成硫酸亚铁的物质的量是0.4mol。则根据原子守恒可知,硫酸的物质的量是0.4mol,则硫酸的浓度=0.4mol÷0.2L=2.0mol/L。

易错点

不了解金属与混合酸反应过程中不同微粒的反应先后次序。

知识点

二氧化硫的污染及治理