Question

將一定量混合均勻的鐵粉與硫粉在隔絕空氣的條件下共熱，充分反應后冷卻至室溫，得到固體A。將質量為m的固體A加入到300 mL 2 mol·L^-1鹽酸中使之完全溶解，測得室溫下加入固體A的質量與收集到的氣體體積（已換算成標準狀況）的關系如下圖所示（假設所得氫硫酸溶液飽和前無硫化氫氣體逸出）。

已知加入固體A的質量m≤3.2 g時，收集到的氣體為氫氣；當m＞3.2 g時，收集到的氣體為H₂和H₂S的混合氣體。

試分析計算：

（1）3.2 g固體A中所含的物質有_____________。

（2）3.2 g固體A中各物質的物質的量分別為_______________，溶于上述鹽酸充分反應后，所得溶液中氫硫酸的物質的量濃度為（忽略溶液體積的變化）______________。

（3）當固體A全部溶于上述鹽酸，且A的質量m＞3.2 g時，收集到氣體體積（標準體積）V=____________mL(用含m的代數式表示）。

Answer 1

（1）FeS和Fe

(2)Fe為0.56 g,FeS為2.64 g  0.1 mol·L^-1

(3)280m-672

解析：（1）鐵粉與硫粉在隔絕空氣條件下共熱后所生成的產物可能有以下三種情況：一是FeS和S，二是FeS和Fe，三是FeS。由題意，產物加入到300 mL 2 mol·L^-1鹽酸中能夠完全溶解，可得固體A中不存在單質硫（即排除了第一種情況）；由題意，當m＞3.2 g時，收集到氣體為H₂和H₂S的混合氣，可得出固體A是FeS和Fe的混合物。（2）依據題圖可知在固體A的質量m＜3.2 g時，收集到的氣體只有H₂，此前所生成的H₂S全部溶于水中，也即當m=3.2 g時，H₂S在水中的溶解達到飽和狀態。根據Fe—H₂可計算出鐵的質量為0.56 g,那么FeS的質量為2.64 g，共生成H₂S的物質的量為n(H₂S)=n(FeS)==0.03 mol，氫硫酸的物質的量濃度為：c(H₂S)==0.1 mol·L^-1。（3）根據題意，放出氣體的多少由鐵元素的物質的量決定，由（2）可知A中Fe的質量分數為×100%=70%。m g A中含鐵的物質的量為=0.0125m mol,放出氣體280m mL，其中有0.03 mol H₂S溶于HCl中，則放出氣體為(280m-672)mL。