Question

【题目】某黑色物质甲只含两种元素，为探究物质甲的组成和性质，设计并完成如下实验。其中气态氢化物乙在标况下的密度为 1.518 gL-1，甲和乙中相同元素的化合价相同。

（1）甲的化学式 ______________。

（2）写出白色沉淀转变为红褐色沉淀的化学方程式 ___________________________。

（3）将气体乙在过量空气中充分燃烧后的混合气体通入 BaCl2 溶液，出现白色沉淀。写出燃烧后的混合气体通入BaCl2 溶液产生白色沉淀的离子方程式 ___________________________。

Answer 1

【答案】 Fe3S4 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2H2O+2SO2+O2+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+

【解析】甲与足量浓盐酸反应得到的滤液中加入足量NaOH溶液，产生白色沉淀，白色沉淀变为红褐色，滤液中含Fe2+，红褐色沉淀为Fe（OH）3，红褐色Fe（OH）3灼烧后得到24g的固体为Fe2O3，根据Fe守恒，甲中含Fe元素，且n（Fe）=2n（Fe2O3）=2=0.3mol；甲+浓盐酸→气态氢化物乙+滤液+淡黄色沉淀，甲中只含两种元素，M（乙）=1.518g/L22.4L/mol=34g/mol，乙为H2S，淡黄色沉淀为S，n（S）==0.1mol，甲中含S元素，乙中硫元素的化合价为-2价，甲和乙中相同元素的化合价相同，甲中硫元素的化合价为-2价；甲与浓盐酸的反应为氧化还原反应，设甲中Fe元素的化合价为x，根据得失电子守恒，0.3mol[x-（+2）]=0.1mol[0-（-2）]，解得x=+，根据正负化合价代数和为0，甲的化学式为Fe3S4。

甲与足量浓盐酸反应得到的滤液中加入足量NaOH溶液，产生白色沉淀，白色沉淀变为红褐色，滤液中含Fe2+，红褐色沉淀为Fe（OH）3，红褐色Fe（OH）3灼烧后得到24g的固体为Fe2O3，根据Fe守恒，甲中含Fe元素，且n（Fe）=2n（Fe2O3）=2=0.3mol；甲+浓盐酸→气态氢化物乙+滤液+淡黄色沉淀，甲中只含两种元素，M（乙）=1.518g/L22.4L/mol=34g/mol，乙为H2S，淡黄色沉淀为S，n（S）==0.1mol，甲中含S元素，乙中硫元素的化合价为-2价，甲和乙中相同元素的化合价相同，甲中硫元素的化合价为-2价；甲与浓盐酸的反应为氧化还原反应，设甲中Fe元素的化合价为x，根据得失电子守恒，0.3mol[x-（+2）]=0.1mol[0-（-2）]，解得x=+，根据正负化合价代数和为0，甲的化学式为Fe3S4。

（1）根据上述分析，甲的化学式为Fe3S4。

（2）白色沉淀转化为红褐色沉淀的化学方程式为4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3。

（3）气体乙为H2S，H2S在过量空气中充分燃烧生成SO2和H2O，所得混合气体中含SO2和过量空气，将燃烧后的混合气体通入BaCl2溶液，SO2与O2在溶液中反应生成SO42-，SO42-与Ba2+作用产生白色BaSO4沉淀，反应的离子方程式为2SO2+O2+2H2O+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+。