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，產生氣體的量隨鐵粉質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段的反應的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（2）原混合酸中NO₃^-物質的量濃度為多少？
（3）原混合物中H₂SO₄物質的量為多少？

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↑．
（2）根據n=$\frac{m}{M}$計算Fe的物質的量，根據Fe與硝酸反應的方程式計算硝酸的物質的量和濃度；
（3）最終消耗14.0gFe，溶液中溶質為FeSO₄，根據Fe元素守恒可以計算n（FeSO₄），再根據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．

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

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．