Question

2.8gFe全部溶于一定濃度200mLHNO₃溶液中，得到標準狀況下氣體1.12L，測得反應后溶液pH為1．若反應前后溶液體積變化忽略不計，則下列有關判斷不正確的是（ ）
A．反應后溶液中鐵元素一定只以Fe³⁺形式存在
B．1.12L氣體可能是NO、NO₂的混合氣體
C．反應后溶液中c（NO₃^-）=0.85mol/L
D．反應后的溶液最多還能溶解1.82gFe

Answer 1

【答案】分析：A、根據題目信息可知HNO₃過量，故Fe只可能轉化為Fe³⁺．
B、2.8gFe的物質的量為0.05mol，根據電子轉移守恒，利用極限假設法，若只生成NO，計算生成NO的體積；若只生成NO₂，計算生成的NO₂體積，根據體積判斷．
C、由題目信息可知，反應后溶液為硝酸鐵、硝酸的混合溶液，故溶液中有3c（Fe³⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-），根據鐵元素守恒由n（Fe）=n（Fe³⁺），所以c（Fe³⁺）=0.25mol/L，反應后溶液pH為1，所以c（H⁺）=0.1mol/L，代入上式計算．
D、計算原硝酸溶液中硝酸的物質的量，根據氮元素守恒可知n_原來（HNO₃）=3n[Fe（NO₃）₃]+n_剩余（HNO₃）+n（NO），當生成Fe（NO₃）₂ 時原硝酸溶解的鐵最多，據此計算原硝酸溶解的鐵的最大重量，減去已經溶解的2.8g，即為反應后的溶液最多還能溶解的Fe的質量．
解答：解：A、反應后溶液pH為1，故HNO₃過量，Fe只可能轉化為Fe³⁺，故A正確；
B、2.8gFe的物質的量為=0.05mol，若只生成NO，根據電子轉移守恒可知，n（NO）==0.05mol，則V（NO）=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；計算生成NO的體積；若只生成NO₂，根據電子轉移守恒可知，n（NO₂）==0.15mol，V（NO₂）=0.15mol×22.4L/mol=3.36L，由于實際生成氣體1.12L，故只生成NO，故B錯誤；
C、反應后溶液為硝酸鐵、硝酸的混合溶液，故溶液中有3c（Fe³⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-），根據鐵元素守恒由n（Fe）=n（Fe³⁺）=0.05mol，所以c（Fe³⁺）==0.25mol/L，反應后溶液pH為1，所以c（H⁺）=0.1mol/L，所以c（NO₃^-）=0.25mol/L×3+0.1mol/L=0.85mol/L，故C正確；
D、由B中分析可知，原硝酸是稀硝酸，生成NO，由氮元素守恒可知n_原來（HNO₃）=3n[Fe（NO₃）₃]+n_剩余（HNO₃）+n（NO）=0.05mol×3+0.1mol/L×0.2+0.05mol=0.22mol，生成Fe（NO₃）₂、NO時原硝酸溶解的鐵最多，由3 Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2 NO↑+4H₂O 可知，0.22molHNO₃最多溶解鐵×0.22mol，質量為×0.22mol×56g/mol=4.62g，故還能溶解鐵4.64g-2.8g=1.82g，故D正確．
故選：B．
點評：考查根據方程式的有關計算，難度中等，判斷生成的氣體為NO、硝酸有剩余是解題的關鍵，D選項可以根據硝酸鐵與剩余的硝酸計算溶解鐵的質量．