Question

14．已知反應：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．然后往反應產物中加入足量稀硫酸，產生標準狀況下的氣體體積（忽略氣體的溶解）為9.6L；若使該氣體完全燃燒，消耗標準狀況下空氣的體積為（空氣中O₂的體積分數為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．然后往反應產物中加入足量稀硫酸，將產生的氣體完全燃燒，消耗標準狀況下的空氣V L，則V的取值范圍為a＜V≤3a．

Answer 1

分析 （1）根據反應：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，產生的氣體物質的量之和與鐵的物質的量相同，據此計算；
（2）金屬鐵和硫之間的反應分為兩種情況：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，產生的氣體是硫化氫和氫氣的混合物，據此結合反應分析討論得到答案．

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．鐵過量，然后往反應產物中加入足量稀硫酸，故有氣體H₂S和H₂產生
    Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑所以氣體物質的量之和與鐵的物質的量相同，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 Fe～H₂，FeS～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：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，2H₂+O₂=2H₂O，2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，金屬鐵和硫之間的反應，當Fe過量時，根據反應原理，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或是金屬鐵量不足時，得到的氣體只有硫化氫，根據反應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 本題是一道有關范圍討論的計算題，設計金屬鐵以及含硫物質的性質知識，注意解題的思路的方法是關鍵，難度中等．