hce_nthu
112年
化學與物理
第 23 題
To a solution containing 1 mole of $HNO_3$ and 1 mole of $H_2SO_4$ gradually add iron powder to excess. The relationship between the amount of metal cations a and b in the solution and the amount of iron powder added is shown in the following figure (given that $NO$ is the sole product upon reduction of dilute nitric acid).
Which of the following statements is incorrect?
Which of the following statements is incorrect?
- A a represents $Fe^{3+}$
- B $n_1 = 0.75$
- C at P, $n(Fe^{2+}) = 0.5625\text{ mol}$
- D $n_3 = 1.125$
- E If copper powder is added to the solution at P, up to $14.4\text{ g}$ of copper powder can be dissolved.
思路引導 VIP
當鐵粉加入含有 $H^+$ 和 $NO_3^-$ 的溶液時，鐵會被氧化成哪種離子？請試著寫出這個氧化還原反應式，並根據題目給的莫耳數判斷誰才是限制試劑，這將如何決定圖中第一個轉折點（波峰）的高度呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出 (C) 選項，代表你對複雜的氧化還原反應與圖表分析掌握得非常透徹。這是一道結合了限制試劑、連續反應與幾何關係的綜合題，難度屬於 Hard，極具鑑別度。
溶液中的氧化還原先後順序
首先，鐵粉會先被硝酸根在酸性條件下氧化。由 $n(H^+) = 3\text{ mol}$ 與 $n(NO_3^-) = 1\text{ mol}$ 可知，根據反應式 $Fe + 4H^+ + NO_3^- \rightarrow Fe^{3+} + NO + 2H_2O$，$H^+$ 是限制試劑。因此，消耗 $0.75\text{ mol}$ 的鐵（即 $n_1$）會產生 $0.75\text{ mol}$ 的 $Fe^{3+}$，這正是曲線 a 的頂點。隨後，過量的鐵會與產生的 $Fe^{3+}$ 發生第二次反應：$2Fe^{3+} + Fe \rightarrow 3Fe^{2+}$，使 $Fe^{3+}$ 減少、 $Fe^{2+}$（曲線 b）增加。
▼ 還有更多解析內容