Question

14．已知反應(yīng)：FeS+2H⁺=Fe²⁺+H₂S↑，2H₂S+3O₂═2SO₂+2H₂O
（1）將24g 鐵粉和8g 硫粉混合均勻，在隔絕空氣條件下加熱充分反應(yīng)．然后往反應(yīng)產(chǎn)物中加入足量稀硫酸，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積（忽略氣體的溶解）為9.6L；若使該氣體完全燃燒，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積為（空氣中O₂的體積分數(shù)為0.20）52L．
（2）將a g 鐵粉和bg 硫粉混合均勻，在隔絕空氣條件下充分加熱．然后往反應(yīng)產(chǎn)物中加入足量稀硫酸，將產(chǎn)生的氣體完全燃燒，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣V L，則V的取值范圍為a＜V≤3a．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，F(xiàn)eS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，F(xiàn)e+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之和與鐵的物質(zhì)的量相同，據(jù)此計算；
（2）金屬鐵和硫之間的反應(yīng)分為兩種情況：金屬鐵量不足，金屬鐵過量，前一種情況下，生成的氣體只有硫化氫，后一種情況下，產(chǎn)生的氣體是硫化氫和氫氣的混合物，據(jù)此結(jié)合反應(yīng)分析討論得到答案．

解答 解：（1）將24g鐵粉和8g硫粉混合均勻，在隔絕空氣條件下加熱充分反應(yīng)．鐵過量，然后往反應(yīng)產(chǎn)物中加入足量稀硫酸，故有氣體H₂S和H₂產(chǎn)生
    Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，F(xiàn)eS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，F(xiàn)e+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑所以氣體物質(zhì)的量之和與鐵的物質(zhì)的量相同，體積就是22.4L/mol×$\frac{24}{56}$mol=9.6L．
    Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，
    56 32    88
    14g 8g   22g
生成的FeS是22g即0.25mol，根據(jù) Fe～H₂，F(xiàn)eS～H₂S，所以得到硫化氫是0.25mol，即5.6L，完全燃燒消耗氧氣0.375mol，體積是0.375mol×22.4L/mol=8.4L，
氫氣是4L，會消耗氧氣2L，共消耗氧氣8.4L+2L=10.4L，消耗空氣的體積是10.4L×5=52L，故答案為：9.6；52；
（2）過程中可能發(fā)生的反應(yīng)：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，F(xiàn)eS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，F(xiàn)e+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，2H₂+O₂=2H₂O，2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，金屬鐵和硫之間的反應(yīng)，當(dāng)Fe過量時，根據(jù)反應(yīng)原理，消耗氧氣的體積是0.2aL，此時消耗空氣是aL，金屬鐵和硫之間恰好完全反應(yīng)或是金屬鐵量不足時，得到的氣體只有硫化氫，根據(jù)反應(yīng)2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，所以消耗氧氣的體積是1.5aL，此時消耗空氣是3aL，所以a＜V≤3a，故答案為：a＜V≤3a．

點評 本題是一道有關(guān)范圍討論的計算題，設(shè)計金屬鐵以及含硫物質(zhì)的性質(zhì)知識，注意解題的思路的方法是關(guān)鍵，難度中等．