Question

常温下，将1.92g铜加入到100ml H₂SO₄和HNO₃的混合液中，Cu全部溶解，放出无色气体，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到气体为448ml（标准状况）的氢气．下列有关结论不正确的是（　　）

• A、溶解的铁粉为2.8g
• B、原溶液中c（SO₄^2-）=0.5mol/L
• C、原混合溶液中c（H⁺）=1.2mol/L
• D、原溶液中n（NO₃^-）=0.08mol

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算,硝酸的化学性质

专题：计算题,氮族元素

分析：常温下，将铜加入到H₂SO₄和HNO₃的混合液中，发生反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O，Cu全部溶解，放出无色气体为NO，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到气体为448ml（标准状况）的氢气，说明硫酸有剩余，硝酸全部起氧化剂作用．加入的铁发生反应Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，置换出溶液中的铜、与氢气．
A、由离子方程式可知n（Fe）=n（Cu）+n（H₂）．
B、加入足量铁粉后的溶液中溶质是硫酸亚铁，根据硫酸根、铁元素守恒n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe）．
C、根据铜计算参加反应的氢离子的物质的量，根据氢气计算剩余的氢离子的物质的量，二者之和为原溶液中氢离子的物质的量．
D、根据铜的质量，结合3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O计算原溶液中n（NO₃^-）．

解答： 解：常温下，将铜加入到H₂SO₄和HNO₃的混合液中，发生反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O，Cu全部溶解，放出无色气体为NO，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到气体为448ml（标准状况）的氢气，说明硫酸有剩余，硝酸全部起氧化剂作用．加入的铁发生反应Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，置换出溶液中的铜、与氢气．
A、由离子方程式可知n（Fe）=n（Cu）+n（H₂）=

1.92g

64g/mol

+

0.0448L

22.4L/mol

=0.05mol，所以加入铁粉的质量为0.05mol×56g/mol=2.8g，故A正确；
B、加入足量铁粉后的溶液中溶质是硫酸亚铁，根据硫酸根守恒n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=0.05mol，所以原溶液中c（SO₄^2-）=

0.05mol

0.1L

=0.5mol/L，故B正确；
C、n（Cu）=

1.92g

64g/mol

=0.03mol，根据3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O可知，参加反应的氢离子的物质的量为0.03mol×

8

3

=0.08mol，n（H₂）=

0.0448L

22.4L/mol

=0.02mol，剩余的氢离子的物质的量为0.02mol×2=0.04mol，所以原混合溶液中c（H⁺）=

0.08mol+0.04mol

0.1L

=1.2mol/L，故C正确；
D、n（Cu）=

1.92g

64g/mol

=0.03mol，根据3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O可知，原溶液中n（NO₃^-）=

2

3

×0.03mol=0.02mol，故D错误．
故选：D．

点评：考查混合物的计算、硝酸性质等，难度中等，注意在足量的混酸中硝酸全起氧化剂作用，根据题目信息判断发生的反应是解题关键．