Question

5．將ag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)后的固體混合物中加入足量稀硫酸．若使產(chǎn)生的氣體充分燃燒，消耗標準狀況下空氣的體積為VL（空氣中O₂的體積分數(shù)為0.20）．請過計算分析V的取值范圍．

Answer 1

分析 混合物加熱時，發(fā)生反應(yīng)：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，向反應(yīng)后的固體混合物中加入稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)：FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，若混合物中Fe有剩余，則還發(fā)生反應(yīng)：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，由方程式可知得到氣體物質(zhì)的量等于Fe的物質(zhì)的量，生成的氣體燃燒時，發(fā)生反應(yīng)：2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，2H₂+O₂=2H₂O，由方程式可知，氣體只有H₂S時，消耗氧氣最多，氣體只有H₂時，消耗氧氣達極小值．

解答 解：混合物加熱時，發(fā)生反應(yīng)：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，向反應(yīng)后的固體混合物中加入稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)：FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，若混合物中Fe有剩余，則還發(fā)生反應(yīng)：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，由方程式可知得到氣體物質(zhì)的量等于Fe的物質(zhì)的量，即生成氣體$\frac{ag}{56g/mol}$=$\frac{a}{56}$mol，標況下氣體體積為$\frac{a}{56}$mol×22.4L/mol=0.4aL．
生成的氣體燃燒時，發(fā)生反應(yīng)：2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，2H₂+O₂=2H₂O，由方程式可知，氣體只有H₂S時，消耗氧氣最多，消耗氧氣體積最大為0.4a L×$\frac{3}{2}$=0.6a L，則消耗空氣體積最大為0.6a L÷0.2=3a L；
氣體只有H₂時，消耗氧氣達極小值，可知氧氣極小值為0.4a L×$\frac{1}{2}$=0.2a L，則消耗空氣體積極小值為0.2a L÷0.2=a L，
故V的取值范圍為：a＜V≤3a，
答：V的取值范圍為a＜V≤3a．

點評 本題考查混合物有關(guān)計算，關(guān)鍵是明確發(fā)生的反應(yīng)，再利用極端法進行分析解答，使問題化難為易，化繁為簡，難度中等．