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，Fe的相对原子质量为56）。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

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】

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-完全被还原后继续介入铁粉，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+=F2+H2↑，据此可以判断。

A、点A时溶液中的NO3-尾气被还原为NO，此时消耗铁的质量是11.2g，物质的量为11.2g÷56g/mol=0.2mol，则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0.2mol，故A正确；

B、最终消耗铁的质量是22.4g，物质的量为22.4g÷56g/mol=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，则硫酸的浓度为0.4mol÷0.2L=2.0mol/L，B正确；

C、OA段消耗0.2mol铁，转移电子0.2mol×3=0.6mol，BC阶段消耗铁的质量是22.4g-16.8g=5.6g，物质的量是0.1mol，则转移电子0.1mol×2=0.2mol，所以OA段与BC段反应中电子转移的物质的量之比为3:1，故C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，则氢离子的浓度为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为×5mol/L=0.1mol/L，则溶液的pH=1，故D正确；

答案选C。