Question

14．已知反应：FeS+2H⁺=Fe²⁺+H₂S↑，2H₂S+3O₂═2SO₂+2H₂O
（1）将24g 铁粉和8g 硫粉混合均匀，在隔绝空气条件下加热充分反应．然后往反应产物中加入足量稀硫酸，产生标准状况下的气体体积（忽略气体的溶解）为9.6L；若使该气体完全燃烧，消耗标准状况下空气的体积为（空气中O₂的体积分数为0.20）52L．
（2）将a g 铁粉和bg 硫粉混合均匀，在隔绝空气条件下充分加热．然后往反应产物中加入足量稀硫酸，将产生的气体完全燃烧，消耗标准状况下的空气V L，则V的取值范围为a＜V≤3a．

Answer 1

分析 （1）根据反应：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，产生的气体物质的量之和与铁的物质的量相同，据此计算；
（2）金属铁和硫之间的反应分为两种情况：金属铁量不足，金属铁过量，前一种情况下，生成的气体只有硫化氢，后一种情况下，产生的气体是硫化氢和氢气的混合物，据此结合反应分析讨论得到答案．

解答 解：（1）将24g铁粉和8g硫粉混合均匀，在隔绝空气条件下加热充分反应．铁过量，然后往反应产物中加入足量稀硫酸，故有气体H₂S和H₂产生
    Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑所以气体物质的量之和与铁的物质的量相同，体积就是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，根据 Fe～H₂，FeS～H₂S，所以得到硫化氢是0.25mol，即5.6L，完全燃烧消耗氧气0.375mol，体积是0.375mol×22.4L/mol=8.4L，
氢气是4L，会消耗氧气2L，共消耗氧气8.4L+2L=10.4L，消耗空气的体积是10.4L×5=52L，故答案为：9.6；52；
（2）过程中可能发生的反应：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，2H₂+O₂=2H₂O，2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，金属铁和硫之间的反应，当Fe过量时，根据反应原理，消耗氧气的体积是0.2aL，此时消耗空气是aL，金属铁和硫之间恰好完全反应或是金属铁量不足时，得到的气体只有硫化氢，根据反应2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，所以消耗氧气的体积是1.5aL，此时消耗空气是3aL，所以a＜V≤3a，故答案为：a＜V≤3a．

点评 本题是一道有关范围讨论的计算题，设计金属铁以及含硫物质的性质知识，注意解题的思路的方法是关键，难度中等．