Question

常温下，在某200ml的稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐量地加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示（设硝酸只被还原为NO气体）。下列有关分析错误的是

A．原混合酸中NO₃^－的物质的量为0.2mol

B．原混合酸中H₂SO₄物质的量浓度为2mol·L^－1

C．OA段与BC段反应中电子转移的物质的量之比为2:1

D．取20ml原混合酸加水稀释至1L后溶液的pH=1

Answer

C

【解析】

试题分析：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＋2Fe3＋=3Fe2＋，最后加入铁粉，氢离子与铁发生置换反应生成氢气，即BC段反应的离子方程式为Fe＋2H＋=Fe2+＋H2↑。A．A点时溶液中的NO3－被全部还原为NO，此时消耗铁的质量11.2g，物质的量＝11.2g÷56g/mol＝0.2mol，根据方程式可知消耗NO3－的物质的量是0.2mol，所以原混合酸中NO3－的物质的量为0.2 mol，A项正确；B．最终消耗铁的质量是22.4g，物质的量＝22.4g÷56g/mol＝0.4mol，因此最终生成硫酸亚铁的物质的量是0.4mol。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，B项正确；C．OA段消耗0.2mol铁，转移0.2mol×3＝0.6mol电子，BC阶段消耗铁的质量是22.4g－16.8g＝5.6g，物质的量是0.1mol，则转移0.1mol×2＝0.2mol电子，所以OA段与BC段反应中电子转移的物质的量之比为3:1，C项错误；D．原混合酸硝酸和硫酸的物质的量分别是0.2mol和0.4mol，其中氢离子的物质的量是0.2mol+0.4mol×2＝1.0mol，则氢离子的浓度＝1.0mol/L÷0.2L＝5mol/L，所以取20mL原混合酸加水稀释至1L后溶液中氢离子的浓度＝20÷1000×5mol/L＝0.1mol/L，则溶液的pH＝1，D项正确，答案选C。

【考点定位】考查硝酸及铁的化学性质，图像的分析与判断。

【名师点睛】本题考查硝酸及铁的化学性质，图像的分析与判断等知识。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＋2Fe3＋=3Fe2＋，最后加入铁粉，氢离子与铁发生置换反应生成氢气，即BC段反应的离子方程式为Fe＋2H＋=Fe2+＋H2↑，据此可以判断。