Question

将一定量混合均匀的铁粉与硫粉在隔绝空气的条件下共热，充分反应后冷却至室温，得到固体A．将质量为m的固体A加入到300mL

Answer 1

解题思路：（1）铁粉与硫粉在隔绝空气条件下共热后所生成的产物可能有以下三种情况：一是FeS和S，二是FeS和Fe，三是FeS．由题意，产物加入到300 mL 2 mol•L^-1盐酸中能够完全溶解，可得固体A中不存在单质硫（即排除了第一种情况）；由题意，当m＞3.2 g时，收集到气体为H₂和H₂S的混合气，可得出固体A是FeS和Fe的混合物；（2）依据题图可知在固体A的质量m＜3.2 g时，收集到的气体只有H₂，此前所生成的H₂S全部溶于水中，也即当m=3.2 g时，H₂S在水中的溶解达到饱和状态．根据Fe～H₂可计算出铁的质量，进而计算FeS的质量，根据n=[m/M]计算各自物质的量，生成H₂S的物质的量为n（H₂S）=n（FeS），根据c=[n/V]氢硫酸的物质的量浓度；

（3）当m=3.2 g时，H₂S在水中的溶解达到饱和．当m＞3.2 g时，因H₂S水溶液已经饱和，此时多余的H₂S将溢出，由关系式：Fe～H₂，FeS～H₂S和质量守恒知：固体A和产生气体的物质的量之比为1：1，据此结合（2）中数据计算mg固体可产生H₂和H₂S的体积，减去溶解的硫化氢体积即为收集气体的体积．

（1）铁粉与硫粉在隔绝空气条件下共热后所生成的产物可能有以下三种情况：一是FeS和S，二是FeS和Fe，三是FeS．由题意，产物加入到300 mL 2 mol•L^-1盐酸中能够完全溶解，可得固体A中不存在单质硫（即排除了第一种情况）；由题意，当m＞3.2 g时，收集到气体为H₂和H₂S的混合气，可得出固体A是FeS和Fe的混合物，

故答案为：Fe、FeS；

（2）依据题图可知在固体A的质量m＜3.2 g时，收集到的气体只有H₂，此前所生成的H₂S全部溶于水中，也即当m=3.2 g时，H₂S在水中的溶解达到饱和状态，

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

则：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

故答案为：n（Fe）=0.01mol、n（FeS）=0.03mol；0.1mol•L^-1；

（3）当m=3.2 g时，H₂S在水中的溶解达到饱和，反应生成氢气与硫化氢总体积为224mL+0.03mol×22.4L/mol×1000mL/L=896mL，

当m＞3.2 g时，因H₂S水溶液已经饱和，此时多余的H₂S将溢出，由关系式：Fe～H₂，FeS～H₂S和质量守恒知：固体A和产生气体的物质的量之比为1：1，则mg固体可产生H₂和H₂S的体积为[mg/3.2g]×896mL=280m mL，其中有672 mL的H₂S溶解在溶液中，所以，实际收集到的气体为：（280m-672）mL，

故答案为：（280m-672）．

点评：

本题考点： 化学方程式的有关计算；有关混合物反应的计算．

考点点评： 本题以两个并列化学反应为背景，考查以方程式的综合计算，涉及守恒法和极值法．同时，还考查学生的识图能力和运用数学知识解决化学问题的能力，难度中等．