Question

常溫下，在某200 mL的稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐量地加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示。（設硝酸只被還原為NO氣體, Fe的相對原子質量為56）。下列有關分析錯誤的是

A．原混合酸中NO3－的物質的量為0.2 mol

B．原混合酸中H2SO4物質的量濃度為2mol/L

C．OA段與BC段反應中電子轉移的物質的量之比為2:1

D．取20mL原混合酸加水稀釋至1L后溶液的pH＝1

Answer 1

C

試題分析：硝酸是氧化性酸，因此首先與鐵反應，即OA段表示鐵與硝酸反應生成硝酸鐵、NO和水，離子方程式為Fe＋4H^＋＋NO₃^－=Fe^3＋＋2H₂O＋NO↑。當NO₃^－完全被還原后繼續介入鐵粉，鐵離子開始氧化鐵粉，即AB段的離子方程式為Fe＋2Fe^3＋=3Fe^2＋。最后加入鐵粉氫離子與鐵發生置換反應生成氫氣，即BC段反應的離子方程式為Fe＋2H^＋=F₂＋H₂↑，據此可以判斷。A、碘A時溶液中的NO₃^－尾氣被還原為NO，此時消耗鐵的質量是11.2g，物質的量＝11.2g÷56g/mol＝0.2mol，則根據方程式可知消耗NO₃^－的物質的量是0.2mol，所以原混合酸中NO₃^－的物質的量為0.2 mol，故A正確；B、最終消耗鐵的質量是22.4g，物質的量＝22.4g÷56g/mol＝0.4mol。因此最終生成硫酸亞鐵的物質的量是0.4mol。則根據原子守恒可知，硫酸的物質的量是0.4mol，則硫酸的濃度＝0.4mol÷0.2L＝2.0mol/L，B正確；C、OA段消耗0.2mol鐵，轉移0.2mol×3＝0.6mol電子。BC階段消耗鐵的質量是22.4g－16.8g＝5.6g，物質的量是0.1mol，則轉移0.1mol×2＝0.2mol電子。所以OA段與BC段反應中電子轉移的物質的量之比為3:1，故C錯誤；D、原混合酸硝酸和硫酸的物質的量分別是0.2mol和0.4mol，其中氫離子的物質的量是0.2mol+0.4mol×2＝1.0mol，則氫離子的濃度＝1.0mol/L÷0.2L＝5mol/L。所以取20mL原混合酸加水稀釋至1L后溶液中氫離子的濃度＝×5mol/L＝0.1mol/L，則溶液的pH＝1，故D正確，答案選C。