Question

4．把29.00gFe与S的混合物在密闭条件下加热充分后冷却至室温，再将反应的固体溶解于一定浓度的稀硫酸中，已知固体全部溶解，将反应后的溶液微热，确保产生气体全部溢出后，冷却称重，发现溶液质量增加了20.25g，请计算：
（1）原固体中硫的质量分数（用小数表示，保留3位小数）．
（2）与酸反应后放出气体在标况下的总体积．

Answer 1

分析 （1）由FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知生成气体的物质的量等于混合物中Fe的物质的量，再结合混合物质量计算S的质量，并求其质量分数；
（2）据V=V（H₂S）+V（H₂）=n（H₂S）Vm+n（H₂）Vm计算总体积．

解答 解：（1）设H₂S和H₂，分别为xmol，ymol，
根据元素守恒m（Fe）+m（S）=m（Fe）+m（FeS）=29g，
FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑
88                             1
88x                            x
则：m（FeS）=88x，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56                          1
56y                        y
则：m（Fe）=56y，故88x+56y=29①，
溶液减少的质量即为生成气体的质量，即m（气体）=29.00g-20.25g=8.75g，则34x+2y=8.75g②，由①②得，x=0.25mol，y=0.125mol，故n（H₂S）=0.25mol，n（H₂）=0.125mol，
故m（FeS）=88g/mol×0.25mol=22g，m（S）=22×$\frac{32}{32+56}×100%$=8g，w（S）=$\frac{8g}{29g}×100%$=27.6%，
答：原固体中硫的质量分数为27.6%；
（2）V=V（H₂S）+V（H₂）=n（H₂S）Vm+n（H₂）Vm=0.25mol×22.4L/mol+0.125mol×22.4L/mol=8.4L，
答：与酸反应后放出气体在标况下的总体积8.4L．

点评 本题考查混合物计算，化学方程式计算，关键是明确发生的反应，侧重考查学生的分析计算能力，本题难度中等．