例1.甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)、乙二酸(HOOC-COOH)均为有机羧酸。
(1)若甲酸、乙酸、乙二酸等物质的量混合的混合酸a
mol,完全燃烧消耗的氧气的物质的量为_____mol。(用a的关系式表示)。
(2)若甲酸和乙二酸以任意比例混合所得的混合酸b
mol,消耗氧气的物质的量为______mol。(用含b关系式表示)。
(3)有甲酸、乙酸和乙二酸的混合酸(任意比)m g,完全燃烧后恢复到标态下得到2.24L CO2气体。如果完全中和上述m g混合酸,需要1 mol·L-1的NaOH溶液80 mL。则m的取值范围是______。
分析:第(1)问不难求解,答案为amol。第(2)甲酸与乙二酸与氧气反应均为1:2,所以,答案为0.5b。(3)设甲酸(C2H2O2)为xmol,乙酸(C2H4O2)为ymol,乙二酸(C2H2O4)zmol,根据碳原子守恒,x+2y+2z=0.1,根据与氢氧化钠反应得出定量关系式x+y+2z=0.08,两式相减得y=0.02mol,
x+2z=0.06mol, 当x=0时,z=0.03,m为最小值0.03×90+60×0.02=3.9,当z=0,x=0.06时,m为最大值60×0.02+0.06×46=3.96g,所以答案为3.9<m<3.96。
例2.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300 mL 2 mol·L-1盐酸中使之完全溶解。测得室温下加入固体A的质量与收集到气体体积(已换算成标准状况)的关系如图所示(假设所得氢硫酸溶液饱和前无硫化氢气体逸出)。
已知加入固体A的质量m≤3.2g时,收集到的气体为氢气;当m>3.2g时,收集到的气体为H2和H2S的混合气。
试分析与计算:
(1)3.2g固体A中所含的物质有______;
(2)3.2g固体A中各物质的物质的量分别为__________,溶于上述盐酸充分反应后,所得溶液中氢硫酸的物质的量浓度为(忽略溶液体积的变化)______________;
(3)当固体A全部溶于上述盐酸,且A的质量m>3.2g时,收集到的气体体积(标准状况下)V=_________mL(用含m的代数式表示)。
分析:(1)由m>3.2g时,收集到的气体为H2和H2S的混合气,可得到原固体中含的物质的是Fe和FeS(Fe+2HCl=FeCl2+H2↑, FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑)
而m≤3.2g时,收集到的气体为氢气,H2S哪去?
(2)由题意氢硫酸溶液饱和前无硫化氢气体逸出,可知产生的H2S溶解在溶液中,当m=3.2g时,H2S恰好饱和。
3.2g中:Fe~H2
1mol 22.4L
n(Fe) 0.224L
n(Fe) = 0.01mol
当m由3.2g变化到6.4g,参加反应的固体亦为3.2g,既有H2S和H2,共1120mL-224mL=896mL,即0.04mol
其中H2为224mL即0.01mol,
所以 n(H2S)=0.04mol-0.01mol=0.03mol
所以 n(FeS)=0.03mol
即3.2g固体可产生H2S
0.03mol
C(H2S)=
(3)由上可知,3.2g产生H2S和H2共896mL
所以,mg固体可产生H2S和H2 m/3.2×896=280m,其中0.03mol即 672mL溶解在溶液中。所以,实际收集到的气体为(280m-672)mL。
答:(1)Fe、FeS (2)n(Fe)=0.01 mol、n(FeS)=0.03 mol c(H2S)=0.1
mol·L-1
(3)280m-672