Question

17．某100mL稀溶液中只含有Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺、NO₃^-四种离子，向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe²⁺的浓度和加入铁粉的质量的关系如图所示，若整个反应过程中溶液的体积不发生变化，则下列说法中不正确的是（　　）

• A． 原溶液的c（H⁺）=4 mol•L^-1
• B． 若a=3，则原溶液中c（Cu²⁺）=1 mol•L^-1
• C． 原溶液中的c（NO₃）=7 mol•L^-1
• D． BC段发生反应的离子方程式为Cu²⁺+Fe═Fe²⁺+Cu

Answer 1

分析 OA段无Fe²⁺生成，是加入的5.6g即0.1mol铁粉与硝酸反应：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，根据消耗的铁的物质的量求出溶液中的氢离子的物质的量；
AB段，加入的铁粉和溶液中的Fe³⁺反应：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
BC段，加入的铁粉和Cu²⁺反应：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺．据此分析．

解答 解：A、OA段无Fe²⁺生成，是加入的5.6g即0.1mol铁粉与硝酸反应：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，设溶液中的氢离子的物质的量为xmol，则有：
Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O
1            4
0.1mol    xmol
则有：$\frac{1}{0.1mol}=\frac{4}{xmol}$
解得x=0.4mol      则溶液中的氢离子的物质的量浓度c=$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，故A正确；
B、若a=3，则说明在BC段生成的Fe²⁺的物质的量为n=0.1mol，而BC段发生的反应为Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，设溶液中的Cu²⁺的物质的量为ymol，则有：
Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺
            1                 1
            ymol          0.1mol
则有：$\frac{1}{ymol}=\frac{1}{0.1mol}$
则有：y=0.1mol，则溶液中的铜离子的物质的量浓度c=$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，故B正确；
C、C点溶液中c（Fe²⁺）=4mol/L，故此时溶液中的n（Fe²⁺）=CV=4mol/L×0.1L=0.4mol，而此时溶液中溶质为Fe（NO₃）₂，故C点溶液中的n（NO₃^-）=0.8mol，而在OA段加入0.1mol铁反应时，消耗掉的硝酸根为0.1mol，故原溶液中的n（NO₃^-）_总=0.8mol+0.1mol=0.9mol，故浓度为c（NO₃^-）_总=$\frac{0.9mol}{0.1L}$=9mol/L，故C错误；
D、BC段，加入的铁粉和Cu²⁺反应：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，故D正确．
故选C．

点评 本题考查了向混合溶液中加入铁粉的反应的先后顺序以及有关计算，综合性较强，应注意不同阶段的反应实质．