Question

將一定量混合均勻的鐵粉與硫粉在隔絕空氣的條件下共熱，充分反應(yīng)后冷卻至室溫，得到固體A．將質(zhì)量為m的固體A加入到300mL 2mol?L^-1鹽酸中使之完全溶解．測(cè)得室溫下加入固體A的質(zhì)量與收集到氣體體積（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）的關(guān)系如圖15所示（假設(shè)所得氫硫酸溶液飽和前無(wú)硫化氫氣體逸出）．
已知加入固體A的質(zhì)量m≤3.2g時(shí)，收集到的氣體為氫氣；當(dāng)m＞3.2g時(shí)，收集到的氣體來(lái)H₂和H₂S的混合氣．試分析與計(jì)算：
（1）3.2g固體A中所含的物質(zhì)有

 

，
（2）3.2g固體A中各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別為

 

，溶于上述鹽酸充分反應(yīng)后，所得溶液中氫硫酸的物質(zhì)的量濃度為（忽略溶液體積的變化）

 

；
（3）當(dāng)固體A全部溶于上述鹽酸，且A的質(zhì)量m＞3.2時(shí)，收集到的氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）V=

 

mL（用含m的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）鐵粉與硫粉在隔絕空氣條件下共熱后所生成的產(chǎn)物可能有以下三種情況：一是FeS和S，二是FeS和Fe，三是FeS．由題意，產(chǎn)物加入到300 mL 2 mol?L^-1鹽酸中能夠完全溶解，可得固體A中不存在單質(zhì)硫（即排除了第一種情況）；由題意，當(dāng)m＞3.2 g時(shí)，收集到氣體為H₂和H₂S的混合氣，可得出固體A是FeS和Fe的混合物；（2）依據(jù)題圖可知在固體A的質(zhì)量m＜3.2 g時(shí)，收集到的氣體只有H₂，此前所生成的H₂S全部溶于水中，也即當(dāng)m=3.2 g時(shí)，H₂S在水中的溶解達(dá)到飽和狀態(tài)．根據(jù)Fe～H₂可計(jì)算出鐵的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算FeS的質(zhì)量，根據(jù)n=

m

M

計(jì)算各自物質(zhì)的量，生成H₂S的物質(zhì)的量為n（H₂S）=n（FeS），根據(jù)c=

n

V

氫硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）當(dāng)m=3.2 g時(shí)，H₂S在水中的溶解達(dá)到飽和．當(dāng)m＞3.2 g時(shí)，因H₂S水溶液已經(jīng)飽和，此時(shí)多余的H₂S將溢出，由關(guān)系式：Fe～H₂，F(xiàn)eS～H₂S和質(zhì)量守恒知：固體A和產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為1：1，據(jù)此結(jié)合（2）中數(shù)據(jù)計(jì)算mg固體可產(chǎn)生H₂和H₂S的體積，減去溶解的硫化氫體積即為收集氣體的體積．

解答： 解：（1）鐵粉與硫粉在隔絕空氣條件下共熱后所生成的產(chǎn)物可能有以下三種情況：一是FeS和S，二是FeS和Fe，三是FeS．由題意，產(chǎn)物加入到300 mL 2 mol?L^-1鹽酸中能夠完全溶解，可得固體A中不存在單質(zhì)硫（即排除了第一種情況）；由題意，當(dāng)m＞3.2 g時(shí)，收集到氣體為H₂和H₂S的混合氣，可得出固體A是FeS和Fe的混合物，
故答案為：Fe、FeS；
（2）依據(jù)題圖可知在固體A的質(zhì)量m＜3.2 g時(shí)，收集到的氣體只有H₂，此前所生成的H₂S全部溶于水中，也即當(dāng)m=3.2 g時(shí)，H₂S在水中的溶解達(dá)到飽和狀態(tài)，
n（H₂）=0.224 L÷22.4 L?mol^-1=0.01 mol，
由Fe～H₂可知：m（Fe）=0.01 mol×56 g?mol^-1=0.56 g
則：m（FeS）=3.2 g-0.56 g=2.64 g
故n（FeS）=2.64 g÷88 g?mol^-1=0.03 mol
c（H₂S）=0.03 mol÷0.3 L=0.1 mol?L^-1
故答案為：n（Fe）=0.01mol、n（FeS）=0.03mol；0.1mol?L^-1；
（3）當(dāng)m=3.2 g時(shí)，H₂S在水中的溶解達(dá)到飽和，反應(yīng)生成氫氣與硫化氫總體積為224mL+0.03mol×22.4L/mol×1000mL/L=896mL，
當(dāng)m＞3.2 g時(shí)，因H₂S水溶液已經(jīng)飽和，此時(shí)多余的H₂S將溢出，由關(guān)系式：Fe～H₂，F(xiàn)eS～H₂S和質(zhì)量守恒知：固體A和產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為1：1，則mg固體可產(chǎn)生H₂和H₂S的體積為

mg

3.2g

×896mL=280m mL，其中有672 mL的H₂S溶解在溶液中，所以，實(shí)際收集到的氣體為：（280m-672）mL，
故答案為：（280m-672）．

點(diǎn)評(píng)：本題以兩個(gè)并列化學(xué)反應(yīng)為背景，考查以方程式的綜合計(jì)算，涉及守恒法和極值法．同時(shí)，還考查學(xué)生的識(shí)圖能力和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決化學(xué)問(wèn)題的能力，難度中等．