Question

【題目】常溫下，在某200mL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0.2mol

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

【答案】C

【解析】

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-=Fe3++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+2Fe3+=3Fe2+，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、點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，物質的量為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0.2mol，故A正確；

B、最終消耗鐵的質量是22.4g，物質的量為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，則硫酸的濃度為0.4mol÷0.2L=2.0mol/L，B正確；

C、OA段消耗0.2mol鐵，轉移電子0.2mol×3=0.6mol，BC階段消耗鐵的質量是22.4g-16.8g=5.6g，物質的量是0.1mol，則轉移電子0.1mol×2=0.2mol，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，則氫離子的濃度為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為×5mol/L=0.1mol/L，則溶液的pH=1，故D正確；

答案選C。