Question

【題目】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，充分反應后冷卻至室溫，得到固體A。將質量為m的固體A加入到300 mL 2 mol/L鹽酸中使之完全溶解。測得室溫下加入固體A的質量與收集到氣體體積（已換算成標準狀況）的關系如右圖所示（假設所得氫硫酸溶液飽和前無硫化氫氣體逸出）。已知：

①加入固體A的質量m≤3.2 g時，收集到的氣體為H2；

②當m＞3.2 g時，收集到的氣體為H2和H2S的混合氣體。

⑴3.2 g固體A中所含的物質有______________。

⑵3.2 g固體A中各物質的物質的量分別為______________，溶于上述鹽酸充分反應后，所得溶液中氫硫酸的物質的量濃度為______________（忽略溶液體積的變化）。

⑶當固體A全部溶于上述鹽酸，且A的質量m＞3.2 g時，收集到的氣體體積（標準狀況下）V＝______________mL（用含m的代數式表示）。

Answer 1

【答案】Fe、FeS n(Fe)＝0.01 mol，n(FeS)＝0.03 mol c(H2S)＝0.1 mol/L V＝(280m－672)mL

【解析】

⑴固體A的組成有3種情況：①只有FeS，②Fe過量、有FeS和Fe，③S過量、有FeS和S。由題意可知，固體A加入到鹽酸中可完全溶解，則排除S過量。再由已知可知，固體A與鹽酸反應同時生成了H2和H2S，所以固體A的組成為Fe和FeS。答案為Fe、FeS。

⑵當m＝3.2 g時，無H2S放出，此時H2S剛好形成飽和溶液。

n(Fe)＝n(H2)＝=0.01 mol，根據質量守恒：n(FeS)＝＝0.03 mol；c(H2S)＝＝0.1 mol/L。

答案為n(Fe)＝0.01 mol，n(FeS)＝0.03 mol，c(H2S)＝0.1 mol/L。

⑶利用到的主要關系式為：Fe～H2↑、FeS～H2S↑均為1：1。因為在3.2 g固體A中含Fe和FeS共0.04 mol，產生H2和H2S共0.04 mol，其中0.03mol H2S全部溶解在水中。

則m g固體A中含有Fe和FeS共×0.04mol，

所以收集到的氣體體積V＝(×0.04mol－0.03mol)×22.4L/mol×103mL/L＝(280m－672)mL。答案為V＝(280m－672)mL。