Question

15．石油鐵儲罐久置未清洗易引起火災，經分析研究，火災事故是由罐體內壁附著的氧化物甲與溶于石油中的氣體乙（氫化物）按物質的量之比1：3反應生成的黑色物質丙自燃引起的．
實驗得：氣體乙在標準狀況下的密度為1.52g/L，氣體乙溶于水．請回答下列問題：
（1）甲的化學式Fe₂O₃．
（2）丙在鹽酸中反應的化學方程式Fe₂S₃+4HCl═2H₂S+2FeCl₂+S．
（3）濾液X暴露在空氣中一段時間顏色加深，用離子方程式解釋其原因4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O．
（4）請設計合理的實驗方案驗證溫度對丙與鹽酸反應速率的影響將盛有等濃度、等體積的鹽酸的兩個反應容器置于不同溫度的水浴中，加入等量的Fe₂S₃，觀察黑色物質消失的快慢．

Answer 1

分析 向丙與濃鹽酸反應后的濾液（假設乙全部逸出）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，質量為24g，氧化鐵物質的量為$\frac{24g}{160g/mol}$=0.15mol，則鐵的物質的量為0.3mol．丙粉末投人足量的濃鹽酸中發(fā)生反應，得到4.8g淡黃色沉淀和氣體乙，則淡黃色沉淀為S，物質的量為$\frac{4.8g}{32g/mol}$=0.15mol，乙在標準狀況下的密度為1.52g•L^-1，則乙的相對分子質量為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的物質的量之比為2：1，而氧化物甲與氣態(tài)氫化物乙按1：3反應生成的物質丙，根據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)生的反應生成丙的反應為Fe₂O₃+3H₂S=Fe₂S₃+3H₂O，丙在鹽酸中發(fā)生反應為Fe₂S₃+4HCl=2H₂S↑+2FeCl₂+S，符合題中條件．

解答 解：向丙與濃鹽酸反應后的濾液（假設乙全部逸出）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，質量為24g，氧化鐵物質的量為$\frac{24g}{160g/mol}$=0.15mol，則鐵的物質的量為0.3mol．丙粉末投人足量的濃鹽酸中發(fā)生反應，得到4.8g淡黃色沉淀和氣體乙，則淡黃色沉淀為S，物質的量為$\frac{4.8g}{32g/mol}$=0.15mol，乙在標準狀況下的密度為1.52g•L^-1，則乙的相對分子質量為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的物質的量之比為2：1，而氧化物甲與氣態(tài)氫化物乙按1：3反應生成的物質丙，根據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)生的反應生成丙的反應為Fe₂O₃+3H₂S=Fe₂S₃+3H₂O，丙在鹽酸中發(fā)生反應為Fe₂S₃+4HCl=2H₂S↑+2FeCl₂+S，符合題中條件，
（1）根據上面的分析可知，甲的化學式為Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃；
（2）丙在鹽酸中反應的化學方程式為：Fe₂S₃+4HCl═2H₂S+2FeCl₂+S，
故答案為：Fe₂S₃+4HCl═2H₂S+2FeCl₂+S；
（3）丙與鹽酸反應后的濾液暴露在空氣中一段時間顏色加深，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）驗證不同溫度對丙與鹽酸反應速率的影響，可以將盛有等濃度、等體積的鹽酸的兩個反應容器置于不同溫度的水浴中，加入等量的Fe₂S₃，觀察黑色物質消失的快慢，
故答案為：將盛有等濃度、等體積的鹽酸的兩個反應容器置于不同溫度的水浴中，加入等量的Fe₂S₃，觀察黑色物質消失的快慢；

點評 本題考查無機物推斷，涉及物質組成、性質變化、反應特征現(xiàn)象，側重考查學生分析推理能力、知識遷移應用能力，題目難度中等．