Question

一化學(xué)興趣小組對(duì)某月餅包裝盒中的“脫氧劑”很好奇，他們觀察到“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．
【資料獲悉】①鐵系“脫氧劑”的作用原理是利用鐵能被氧氣氧化，從而達(dá)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(jì)）．
②Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．
③“堿石灰的干燥管”可以用來干燥氧氣、氫氣等氣體．
【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(cè)定10.00g樣品各成分的質(zhì)量，設(shè)計(jì)了以下探究實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)探究】（假設(shè)所有操作沒有損失）
步驟1：小剛用磁鐵接近樣品，發(fā)現(xiàn)磁鐵吸引了部分黑色固體．
步驟2：稱取10.00g樣品于一燒杯中，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8.32g．
步驟3：按如圖裝置，將得到的8.32g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0.11g．
步驟4：將錐形瓶中反應(yīng)后的液體過濾，并將濾渣洗滌、干燥后，稱得其質(zhì)量為1.20g．
步驟5：分析測(cè)算步驟4中所得濾液得知：濾液中溶質(zhì)是硫酸和硫酸亞鐵，且最后分離出16.72g硫酸亞鐵．
【交流討論】
（1）由步驟1得出的結(jié)論是

“脫氧劑”沒有失效

．
（2）步驟2目的是

除去氯化鈉，并間接測(cè)得氯化鈉的質(zhì)量

．
（3）如果步驟4中濾渣沒有經(jīng)過洗滌，則稱得的質(zhì)量

＞

  1.20g（填“＞”或“=”或“＜”）
（4）小剛認(rèn)為0.11g差值即為H₂的質(zhì)量，并由此計(jì)算出樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量為3.08g．小華提出在裝置的a導(dǎo)管處應(yīng)該再連接一個(gè)盛有堿石灰的干燥管，他這樣做的理由是

除去H₂中混有的水蒸氣

（5）小華還認(rèn)真分析題中所給資料，他認(rèn)為用產(chǎn)生H2的質(zhì)量計(jì)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)

．
【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】小華將步驟3的裝置進(jìn)行了改進(jìn)，重新稱取10.00g樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并準(zhǔn)確測(cè)得固體與足量稀硫酸反應(yīng)前后總質(zhì)量差為0.1g．
（6）請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算10g該樣品中各成分的質(zhì)量．（只寫出結(jié)果）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)單質(zhì)的鐵能被磁鐵吸附分析；
（2）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；
（3）根據(jù)濾渣表面粘附少量溶質(zhì)分析；
（4）堿石灰可以吸收水分；
（5）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(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量不合理．
（6）根據(jù)步驟2中溶解前后的質(zhì)量差可知氯化鈉的質(zhì)量；根據(jù)步驟4中濾渣為活性炭及質(zhì)量；根據(jù)生成的氫氣的質(zhì)量為可求出與硫酸反應(yīng)的鐵的質(zhì)量，再結(jié)合與Fe₂（SO₄）₃反應(yīng)消耗鐵的質(zhì)量，可求出鐵的質(zhì)量，最后剩余的是氧化鐵，可知氧化鐵的質(zhì)量．

解答：解：（1）由用磁鐵接近樣品，發(fā)現(xiàn)磁鐵吸引了部分黑色固體，說明了樣品中含有單質(zhì)的鐵，即“脫氧劑”沒有失效．故填：“脫氧劑”沒有失效；
（2）將樣品加足量水充分?jǐn)嚢枞芙猓瑢�樣品中的氯化鈉溶解．而沒有溶解的物質(zhì)是鐵粉、活性炭，它們的質(zhì)量是8.32g，則氯化鈉的質(zhì)量是10.00g-8.32g=1.68g．
故填：除去氯化鈉，并間接測(cè)得氯化鈉的質(zhì)量；
（3）由于濾渣表面粘附少量溶質(zhì)，所以，稱得的質(zhì)量大于1.20g；故填：＞；
（4）因?yàn)檠趸�鐵與稀硫酸反應(yīng)有水生成，所以應(yīng)該在裝置的a導(dǎo)管處應(yīng)該再連接一個(gè)盛有堿石灰的干燥管，從而除去H₂中的水蒸氣．故填：除去H₂中混有的水蒸氣
（5）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(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量不合理．實(shí)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)；
（6）由步驟2可知：氯化鈉的質(zhì)量為：10.00g-8.32g=1.68g，即氯化鈉的質(zhì)量是1.68g．
由步驟4可知：濾渣為活性炭，質(zhì)量為：1.20g．
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

56

x

=

2g

0.1g

，
x=2.8g，
即樣品中鐵的質(zhì)量是2.8g．
所以，氧化鐵的質(zhì)量是：10.00g-1.68g-1.20g-2.8g=4.32g．
答：氯化鈉的質(zhì)量是1.68g；活性炭的質(zhì)量是1.20g；鐵的質(zhì)量是2.8g；氧化鐵的質(zhì)量是4.32g．

點(diǎn)評(píng)：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(shí)及其化學(xué)方程式的書寫方法，只有這樣才能對(duì)問題做出正確的判斷．