Question

某課外興趣小組為了探究鐵與硫在隔絕空氣的條件下反應所得固體M的成分，設計了如下圖所示裝置。傾斜A使稀硫酸（足量）與固體M充分反應，待反應停止后，B裝置增重，C裝置中溶液無變化，反應后進入量氣管中氣體的體積為VmL（已折算成標準狀況）。

由上述實驗事實可知：
（1）①固體M中一定有的物質是_______________（填化學式），理由是____________________________。
②其中一種物質的質量可以確定為_______g（用代數式表示）。
（2）B裝置的名稱是_______________，寫出B裝置中反應的離子方程式：_____________。
（3）C裝置的作用是___________________，如果實驗中沒有B裝置，則C裝置中產生的現象是__________
______________________。
（4）稀硫酸和固體M反應后溶液中還殘留有淡黃色固體，該固體是_____________，要分離出該固體，在實驗操作中，除燒杯外還需要用到的玻璃儀器是________。
（5）通過進一步實驗，測得固體M中各種成分的質量之和小于反應前鐵粉和硫粉的質量之和，產生這種現象的原因可能是_____________。
a.M中有未反應的鐵和硫
b.測定氣體體積時水準管的水面高于量氣管的水面
c.A中留有反應生成的氣體

d.氣體進入D裝置前未用濃硫酸干燥

Answer 1

見解析

【試題分析】
解析：本題以硫化亞鐵和鐵為核心設計實驗考查綜合分析實驗原理的能力。在隔絕空氣的條件下將鐵粉與硫粉混合加熱，反應后固體成分中一定含有FeS，可能含有Fe或S，相關反應為Fe+S=FeS。
（1）因為氫氧化鈉溶液增重，說明一定有H₂S產生，推知M中一定有硫化亞鐵；硫酸銅溶液無變化，說明硫化氫已被氫氧化鈉溶液完全吸收，量氣管里收集到的氣體一定是氫氣，推知M中有鐵粉。根據氫氣的體積可以計算出鐵的質量：n（Fe）=n（H₂）=（V/22400）mol，m（Fe）=（V/22400）mol×56g/mol=（V/400）g。（2）B裝置為洗氣瓶，可能發生反應的化學方程式為H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O，Na₂S+H₂S=2NaHS，NaOH+H₂S=NaHS+H₂O，但是可以認為B瓶中氫氧化鈉過量。（3）因為硫化氫可溶于水，若氫氣中混有硫化氫將影響氫氣體積的測定，所以C裝置用于檢驗H₂S是否已除盡。若沒有氫氧化鈉溶液，H₂S將與硫酸銅溶液反應產生黑色沉淀：H₂S+CuSO₄=CuS↓+H₂SO₄。（4）淡黃色固體是硫粉，用過濾法分離硫要用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯。（5）不考慮硫粉與鐵粉反應得到固體M產生的誤差，則題述現象源于測定M成分產生的誤差。a項，若鐵粉和硫粉沒有反應完，通過測定氫氣的體積可測定鐵粉剩余的量，同時可直接測定硫過量的量，所以對M總質量的測定沒有影響；b項，讀氫氣體積時，水準管中水面高于量氣管里的水面，量氣管里氫氣受到的壓強大于外壓（增加了液壓部分的壓強），造成測定的氫氣體積偏小，測定的鐵粉質量偏低；c項，A管中殘留有氣體，必定造成測得的M質量偏��；d項，排水法收集氫氣，氫氣不需要干燥。故選bc。