Question

将22.4g铁粉逐渐加入到硝酸和硫酸的混合溶液

某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液100mL，若向其中逐渐加入铜粉最多能溶解19.2g，若向其逐渐加入铁粉则最多能溶解22.4g（已知硝酸只被还原为NO气体）气体物质的量随铁粉质量增加的变化如图所示． （1）写出下列过程中反应的离子方程式 O-A：______ A-B：______ B-C：______ （2）求硫酸和硝酸的浓度各是多少？

Answer 1

（1）铁先被硝酸氧化为Fe 3+ ，硝酸反应完毕，铁与Fe 3+ 反应生成Fe 2+ ，当Fe 3+ 反应完毕，铁再与H + 反应生成亚铁离子与氢气．由图象可知，由于铁过量，OA段发生反应为：Fe+NO 3 - +4H + =Fe 3+ +NO↑+2H 2 O，AB段发生反应为：Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+ ，BC段发生反应为：Fe+2H + =Fe 2+ +H 2 ↑． 故答案为：Fe+NO 3 - +4H + =Fe 3+ +NO↑+2H 2 O；Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+ ；Fe+2H + =Fe 2+ +H 2 ↑． （2）由图可知生成的NO的物质的量为0.2mol，OA段发生反应为：Fe+NO 3 - +4H + =Fe 3+ +NO↑+2H 2 O，硝酸全部起氧化剂作用，根据氮元素守恒可知溶液中硝酸的物质的量为0.3mol，故硝酸的物质的量浓度为 0.2mol 0.1L =2mol/L； 由图可知，加入22.4g铁时，溶液中剩余的硫酸完全反应，此时溶液中溶质为硫酸亚铁，铁的物质的量为 22.4g 56g/mol =0.4mol，根据碳元素守恒可知硫酸亚铁的物质的量为0.4mol，根据硫元素守恒计算硫酸的物质的量为0.4mol，故硫酸的物质的量浓度为 0.4mol 0.1L =4mol/L． 答：溶液中硝酸的浓度为2mol/L；硫酸的浓度为4mol/L．