Question

15．石油鐵儲(chǔ)罐久置未清洗易引起火災(zāi)，經(jīng)分析研究，火災(zāi)事故是由罐體內(nèi)壁附著的氧化物甲與溶于石油中的氣體乙（氫化物）按物質(zhì)的量之比1：3反應(yīng)生成的黑色物質(zhì)丙自燃引起的．
實(shí)驗(yàn)得：氣體乙在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.52g/L，氣體乙溶于水．請(qǐng)回答下列問題：
（1）甲的化學(xué)式Fe₂O₃．
（2）丙在鹽酸中反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₂S₃+4HCl═2H₂S+2FeCl₂+S．
（3）濾液X暴露在空氣中一段時(shí)間顏色加深，用離子方程式解釋其原因4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O．
（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證溫度對(duì)丙與鹽酸反應(yīng)速率的影響將盛有等濃度、等體積的鹽酸的兩個(gè)反應(yīng)容器置于不同溫度的水浴中，加入等量的Fe₂S₃，觀察黑色物質(zhì)消失的快慢．

Answer 1

分析 向丙與濃鹽酸反應(yīng)后的濾液（假設(shè)乙全部逸出）中加人足量的NaOH溶液，先出現(xiàn)白色沉淀，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色沉淀，則濾液中含有亞鐵離子，灼燒后的固體為氧化鐵，質(zhì)量為24g，氧化鐵物質(zhì)的量為$\frac{24g}{160g/mol}$=0.15mol，則鐵的物質(zhì)的量為0.3mol．丙粉末投人足量的濃鹽酸中發(fā)生反應(yīng)，得到4.8g淡黃色沉淀和氣體乙，則淡黃色沉淀為S，物質(zhì)的量為$\frac{4.8g}{32g/mol}$=0.15mol，乙在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.52g•L^-1，則乙的相對(duì)分子質(zhì)量為1.52×22.4=34，氣體乙可溶于水，則乙為H₂S，在丙中鐵元素與硫單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2：1，而氧化物甲與氣態(tài)氫化物乙按1：3反應(yīng)生成的物質(zhì)丙，根據(jù)元素守恒和電子得失守恒可推斷甲為Fe₂O₃，丙為Fe₂S₃，甲與乙發(fā)生的反應(yīng)生成丙的反應(yīng)為Fe₂O₃+3H₂S=Fe₂S₃+3H₂O，丙在鹽酸中發(fā)生反應(yīng)為Fe₂S₃+4HCl=2H₂S↑+2FeCl₂+S，符合題中條件．

解答 解：向丙與濃鹽酸反應(yīng)后的濾液（假設(shè)乙全部逸出）中加人足量的NaOH溶液，先出現(xiàn)白色沉淀，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色沉淀，則濾液中含有亞鐵離子，灼燒后的固體為氧化鐵，質(zhì)量為24g，氧化鐵物質(zhì)的量為$\frac{24g}{160g/mol}$=0.15mol，則鐵的物質(zhì)的量為0.3mol．丙粉末投人足量的濃鹽酸中發(fā)生反應(yīng)，得到4.8g淡黃色沉淀和氣體乙，則淡黃色沉淀為S，物質(zhì)的量為$\frac{4.8g}{32g/mol}$=0.15mol，乙在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.52g•L^-1，則乙的相對(duì)分子質(zhì)量為1.52×22.4=34，氣體乙可溶于水，則乙為H₂S，在丙中鐵元素與硫單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2：1，而氧化物甲與氣態(tài)氫化物乙按1：3反應(yīng)生成的物質(zhì)丙，根據(jù)元素守恒和電子得失守恒可推斷甲為Fe₂O₃，丙為Fe₂S₃，甲與乙發(fā)生的反應(yīng)生成丙的反應(yīng)為Fe₂O₃+3H₂S=Fe₂S₃+3H₂O，丙在鹽酸中發(fā)生反應(yīng)為Fe₂S₃+4HCl=2H₂S↑+2FeCl₂+S，符合題中條件，
（1）根據(jù)上面的分析可知，甲的化學(xué)式為Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃；
（2）丙在鹽酸中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂S₃+4HCl═2H₂S+2FeCl₂+S，
故答案為：Fe₂S₃+4HCl═2H₂S+2FeCl₂+S；
（3）丙與鹽酸反應(yīng)后的濾液暴露在空氣中一段時(shí)間顏色加深，其原因是（用離子方程式表示）：4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O；
（4）驗(yàn)證不同溫度對(duì)丙與鹽酸反應(yīng)速率的影響，可以將盛有等濃度、等體積的鹽酸的兩個(gè)反應(yīng)容器置于不同溫度的水浴中，加入等量的Fe₂S₃，觀察黑色物質(zhì)消失的快慢，
故答案為：將盛有等濃度、等體積的鹽酸的兩個(gè)反應(yīng)容器置于不同溫度的水浴中，加入等量的Fe₂S₃，觀察黑色物質(zhì)消失的快慢；

點(diǎn)評(píng) 本題考查無(wú)機(jī)物推斷，涉及物質(zhì)組成、性質(zhì)變化、反應(yīng)特征現(xiàn)象，側(cè)重考查學(xué)生分析推理能力、知識(shí)遷移應(yīng)用能力，題目難度中等．