Question

11．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，设计了如图装置：
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，反应后进入量气管的气体的体积为VmL（已折算成标准状况）．由上述实验事实可知：
（1）①固体M中一定含有的物质是Fe、FeS（填化学式），理由是装置B增重，说明生成了硫化氢气体，故M中一定含有硫化亚铁，C装置无变化，说明硫化氢已被完全吸收，量气管气体的体积为VmL，说明收集的气体是氢气，说明M中还有铁．
②其中一种物质的质量可以确定为2.5×10^-3V（用代数式表示）g．
（2）B装置的名称是洗气瓶；写出B装置中反应的化学方程式：2NaOH+H₂S=2H₂O+Na₂S．
（3）C装置的作用是检验硫化氢气体是否完全被B装置吸收，如果实验中没有B装置，则C装置中产生的现象是硫酸铜溶液中出现黑色沉淀．
（4）稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体，该固体是硫，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漏斗、玻璃棒．
（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bc．
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

分析 （1）铁和硫在隔绝空气的情况下反应生成硫化亚铁，故M可能为FeS、S、Fe，使硫酸和固体M充分反应，装置B增重，说明生成了硫化氢气体，故M中一定含有硫化亚铁，C装置无变化，说明硫化氢已被完全吸收，量气管气体的体积为VmL，说明收集的气体是氢气，说明M中还有铁，根据氢气的体积可计算出铁的质量；
（2）根据B装置的作用分析；氢氧化钠和硫化氢反应生成硫化钠和水；
（3）C装置作用为检验硫化氢是否完全吸收，若有硫化氢会和硫酸铜反应生成黑色的硫化铜沉淀；
（4）根据硫的物理性质及过滤操作所需仪器解答；
（5）测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面，则测得气体体积小于实际体积，造成据此计算出固体M中铁的质量比实际偏小．

解答 解：（1）①铁和硫在隔绝空气的情况下反应生成硫化亚铁，故M可能为FeS、S、Fe，使硫酸和固体M充分反应，装置B增重，说明生成了硫化氢气体，故M中一定含有硫化亚铁，C装置无变化，说明硫化氢已被完全吸收，量气管气体的体积为VmL，说明收集的气体是氢气，说明M中还有铁，通过以上分析知，固体中含有Fe、FeS，
故答案为：Fe、FeS；装置B增重，说明生成了硫化氢气体，故M中一定含有硫化亚铁，C装置无变化，说明硫化氢已被完全吸收，量气管气体的体积为VmL，说明收集的气体是氢气，说明M中还有铁；
②其中一种物质的质量可以确定为铁，铁和硫酸反应的离子方程式为：
Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑
56g                22.4L
m                    V×10^-3L
m=$\frac{56g×V×1{0}^{-3}L}{22.4L}$=2.5×10^-3Vg；
其中一种物质的质量可以确定为2.5×10^-3Vg，
故答案为：2.5×10^-3V；
（2）B装置能吸收气体，为洗气瓶，硫化氢和氢氧化钠反应生成硫化钠和水，反应的化学方程式为：2NaOH+H₂S=2H₂O+Na₂S，
故答案为：洗气瓶；2NaOH+H₂S=2H₂O+Na₂S；
（3）C装置作用为检验硫化氢是否完全吸收，若有硫化氢会和硫酸铜反应生成黑色的硫化铜沉淀；
故答案为：检验硫化氢气体是否完全被B装置吸收；硫酸铜溶液中出现黑色沉淀；
（4）稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体，该固体是硫，硫不溶于水，故可采取过滤方法分离，过滤所需仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒；
故答案为：硫；漏斗；玻璃棒；
（5）测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面，则测得气体体积小于实际体积，造成据此计算出固体M中铁的质量比实际偏小，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，M中有未反应的铁和硫；因测量气体的体积是通过排出水的体积来测量的，只要生成气体，由于压强增大，气体就膨胀，排出水，增加的气体可排出水的体积相同，故A中留有反应生成的气体，气体进入D装置前未用浓硫酸干燥都不影响气体的体积，
故答案为：bc．

点评 本题考查了探究物质组成的测定，明确物质的性质是解本题关键，再结合物质之间的反应来分析解答，知道每个装置中发生的反应，题目难度中等．