Question

5．将ag铁粉和bg硫粉混合均匀，在隔绝空气条件下充分加热，然后往反应后的固体混合物中加入足量稀硫酸．若使产生的气体充分燃烧，消耗标准状况下空气的体积为VL（空气中O₂的体积分数为0.20）．请过计算分析V的取值范围．

Answer 1

分析 混合物加热时，发生反应：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，向反应后的固体混合物中加入稀硫酸，发生反应：FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，若混合物中Fe有剩余，则还发生反应：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，由方程式可知得到气体物质的量等于Fe的物质的量，生成的气体燃烧时，发生反应：2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，2H₂+O₂=2H₂O，由方程式可知，气体只有H₂S时，消耗氧气最多，气体只有H₂时，消耗氧气达极小值．

解答 解：混合物加热时，发生反应：Fe+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeS，向反应后的固体混合物中加入稀硫酸，发生反应：FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，若混合物中Fe有剩余，则还发生反应：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，由方程式可知得到气体物质的量等于Fe的物质的量，即生成气体$\frac{ag}{56g/mol}$=$\frac{a}{56}$mol，标况下气体体积为$\frac{a}{56}$mol×22.4L/mol=0.4aL．
生成的气体燃烧时，发生反应：2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂，2H₂+O₂=2H₂O，由方程式可知，气体只有H₂S时，消耗氧气最多，消耗氧气体积最大为0.4a L×$\frac{3}{2}$=0.6a L，则消耗空气体积最大为0.6a L÷0.2=3a L；
气体只有H₂时，消耗氧气达极小值，可知氧气极小值为0.4a L×$\frac{1}{2}$=0.2a L，则消耗空气体积极小值为0.2a L÷0.2=a L，
故V的取值范围为：a＜V≤3a，
答：V的取值范围为a＜V≤3a．

点评 本题考查混合物有关计算，关键是明确发生的反应，再利用极端法进行分析解答，使问题化难为易，化繁为简，难度中等．