Question

某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下反应所得固体M的成分，设计了如下图所示装置。倾斜A使稀硫酸（足量）与固体M充分反应，待反应停止后，B装置增重，C装置中溶液无变化，反应后进入量气管中气体的体积为VmL（已折算成标准状况）。

由上述实验事实可知：
（1）①固体M中一定有的物质是_______________（填化学式），理由是____________________________。
②其中一种物质的质量可以确定为_______g（用代数式表示）。
（2）B装置的名称是_______________，写出B装置中反应的离子方程式：_____________。
（3）C装置的作用是___________________，如果实验中没有B装置，则C装置中产生的现象是__________
______________________。
（4）稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留有淡黄色固体，该固体是_____________，要分离出该固体，在实验操作中，除烧杯外还需要用到的玻璃仪器是________。
（5）通过进一步实验，测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和，产生这种现象的原因可能是_____________。
a.M中有未反应的铁和硫
b.测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面
c.A中留有反应生成的气体

d.气体进入D装置前未用浓硫酸干燥

Answer 1

见解析

【试题分析】
解析：本题以硫化亚铁和铁为核心设计实验考查综合分析实验原理的能力。在隔绝空气的条件下将铁粉与硫粉混合加热，反应后固体成分中一定含有FeS，可能含有Fe或S，相关反应为Fe+S=FeS。
（1）因为氢氧化钠溶液增重，说明一定有H₂S产生，推知M中一定有硫化亚铁；硫酸铜溶液无变化，说明硫化氢已被氢氧化钠溶液完全吸收，量气管里收集到的气体一定是氢气，推知M中有铁粉。根据氢气的体积可以计算出铁的质量：n（Fe）=n（H₂）=（V/22400）mol，m（Fe）=（V/22400）mol×56g/mol=（V/400）g。（2）B装置为洗气瓶，可能发生反应的化学方程式为H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O，Na₂S+H₂S=2NaHS，NaOH+H₂S=NaHS+H₂O，但是可以认为B瓶中氢氧化钠过量。（3）因为硫化氢可溶于水，若氢气中混有硫化氢将影响氢气体积的测定，所以C装置用于检验H₂S是否已除尽。若没有氢氧化钠溶液，H₂S将与硫酸铜溶液反应产生黑色沉淀：H₂S+CuSO₄=CuS↓+H₂SO₄。（4）淡黄色固体是硫粉，用过滤法分离硫要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯。（5）不考虑硫粉与铁粉反应得到固体M产生的误差，则题述现象源于测定M成分产生的误差。a项，若铁粉和硫粉没有反应完，通过测定氢气的体积可测定铁粉剩余的量，同时可直接测定硫过量的量，所以对M总质量的测定没有影响；b项，读氢气体积时，水准管中水面高于量气管里的水面，量气管里氢气受到的压强大于外压（增加了液压部分的压强），造成测定的氢气体积偏小，测定的铁粉质量偏低；c项，A管中残留有气体，必定造成测得的M质量偏小；d项，排水法收集氢气，氢气不需要干燥。故选bc。