Question

某稀溶液中含有Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂、HNO₃，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe²⁺浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示．当加入1.5mol铁粉并充分反应后的溶液中Fe（NO₃）₃、Fe（NO₃）₂、Cu（NO₃）₂物质的量浓度之比为（　　）

• A、1：1：1
• B、1：3：1
• C、2：3：2
• D、1：1：4

Answer 1

分析：根据氧化性：HNO₃＞Fe³⁺＞Cu²⁺，Fe先与氧化性强的物质反应，即Fe+4HNO₃═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，然后是：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，最后阶段Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，由图象可知，加入1molFe时，硝酸恰好反应生成Fe（NO₃）₃，从1mol～2mol消耗的1molFe与溶液中铁离子恰好完全反应，从2mol～3mol消耗的1molFe与溶液中铜离子完全反应，据此计算．

解答：解：根据氧化性：HNO₃＞Fe³⁺＞Cu²⁺，加入铁后会依次发生氧化还原反应，
①Fe+4HNO₃═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O；
②Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；
③Fe+Cu²⁺═Cu+Fe²⁺；
从图象中可知铁为1mol时，无Fe²⁺生成，发生的反应是①消耗硝酸为4mol，生成Fe³⁺1mol，再加入1mol铁发生反应②生成Fe²⁺物质的量为3mol，反应的Fe³⁺物质的量为2mol，其中原溶液中的Fe³⁺物质的量1mol，故加入1molFe时溶液中共有Fe³⁺物质的量为2mol，若在加入1molFe的基础上再加入0.5molFe时生成的Fe²⁺物质的量为1.5mol，反应的Fe³⁺物质的量为1mol，此时溶液中Fe³⁺物质的量2mol-1mol=1mol；
在加入2molFe的基础上再加入1mol铁发生反应③，此时又生成Fe²⁺物质的量为1mol，说明原溶液中Cu²⁺物质的量为1mol；
故加入1.5mol铁粉并充分反应后的溶液中Fe（NO₃）₃、Fe（NO₃）₂、Cu（NO₃）₂分别为1mol、1.5mol、1mol，三者的浓度之比为1mol：1.5mol：1mol=2：3：2，
故选：C．

点评：本题考查铁的化学性质，明确图象中每段发生的化学反应是解答本题的关键，注意反应与图象的对应关系来解答，题目难度不大．