Question

3．某興趣小組對月餅包裝盒中的“脫氧劑”很好奇，他們觀察“脫氧劑”外包裝標(biāo)注的成分為鐵粉、活性炭和氯化鈉，打開發(fā)現(xiàn)灰黑色的固體中還夾雜著少量紅棕色粉末．
查閱資料：①鐵系“脫氧劑”的作用原理是利用鐵能被氧氣氧化，從而達到除氧保鮮的目的．鐵被氧氣氧化最終產(chǎn)物為紅棕色的Fe₂O₃（其他產(chǎn)物忽略不計）．
②Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂ （SO₄）₃+3H₂O；Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄．探究目的：小組同學(xué)欲探究該“脫氧劑”是否已經(jīng)失效，并測定10g樣品各成分的質(zhì)量．
實驗探究：（假設(shè)所有操作過程中物質(zhì)的質(zhì)量沒有損失）
步驟1：小科用磁鐵接近樣品，發(fā)現(xiàn)磁鐵吸引了部分黑色固體．
步驟2：稱取10g樣品與一燒杯中加足量水充分?jǐn)嚢枞芙夂�，過濾，將濾渣洗滌、干燥、稱得其質(zhì)量為7.28g．
步驟3：在如圖裝置的a導(dǎo)管處再連接一個盛有堿石灰的干燥管，將得到的7.32g固體與足量稀硫酸反應(yīng)，用電子秤稱得反應(yīng)前后總質(zhì)量差為0.1g．
步驟4：將錐形瓶中反應(yīng)后的液體過濾，分析測算得知濾液中溶質(zhì)是硫酸和硫酸亞鐵，將濾渣洗滌、干燥后，稱得其質(zhì)量為1.82g．
交流討論：
（1）步驟2目的是溶解樣品中氯化鈉，并間接得到氯化鈉的質(zhì)量．
（2）小敏還認(rèn)真分析題中所給資料，認(rèn)為用產(chǎn)生H₂的質(zhì)量計算樣品中鐵的質(zhì)量不合理，其理由是樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應(yīng)生成H₂外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)．
得出結(jié)論：
（1）小科由步驟1得出的結(jié)論是：脫氧劑還沒有失效．
（2）請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算10g該樣品中鐵粉的質(zhì)量3.5g．（只寫出結(jié)果）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氯化鈉能溶于水，鐵粉、活性炭不易溶于水，可通過加水溶解掉氯化鈉進行分析；
（2）樣品在稀硫酸中除了Fe、Fe₂O₃分別能與稀硫酸反應(yīng)外，還存在反應(yīng)：Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．因此，小明用產(chǎn)生H₂的質(zhì)量計算樣品中鐵的質(zhì)量不合理；
（3）根據(jù)生成的氫氣的質(zhì)量可求出與硫酸反應(yīng)的鐵的質(zhì)量，可求出鐵的質(zhì)量．

解答 解：（1）將樣品加足量水充分?jǐn)嚢枞芙�，將樣品中的氯化鈉溶解掉了；故填：溶解樣品中氯化鈉，并間接得到氯化鈉的質(zhì)量；
（2）樣品在稀硫酸中除了Fe、Fe₂O₃分別能與稀硫酸反應(yīng)外，還存在反應(yīng)：Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．因此，小明用產(chǎn)生H₂的質(zhì)量計算樣品中鐵的質(zhì)量不合理．實際上，樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量應(yīng)該是與酸反應(yīng)消耗的鐵和與Fe₂（SO₄）₃反應(yīng)消耗鐵的質(zhì)量總和．
故填：樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應(yīng)生成H₂外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)；
（3）因為脫氧劑還沒有失效．設(shè)生成0.1g氫氣需要鐵的質(zhì)量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x            0.1g
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.1g}$
x=2.8g
即樣品中鐵的質(zhì)量是2.8g．
由上述計算可知，鐵與氧化鐵的質(zhì)量為：7.32g-1.82g-2.8g=2.7g．
設(shè)與硫酸鐵反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為z
由于Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄
可得：Fe～Fe₂（SO₄）₃～Fe₂O₃
    56             160
     z            $\frac{160z}{56}$
所以：z+$\frac{160z}{56}$=2.7g   解得 z=0.7g
10g該樣品中鐵粉的質(zhì)量為：2.8g+0.7g=3.5g
故答案為3.5g．

點評 解答本題的關(guān)鍵是要掌握鐵的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩方面的知識及其化學(xué)方程式的書寫方法并結(jié)合信息給與的數(shù)據(jù)，只有這樣才能對問題做出正確的判斷，難度較大．