Question

【題目】每年世界上鋼鐵的產量很高，但鋼鐵的銹蝕也給人類帶來了巨大的損失。鐵生銹有弊也有利。一化學興趣小組對某月餅包裝盒中的“脫氧劑”很好奇，他們觀察到“脫氧劑”外包裝標注的成分為鐵粉、活性炭和氯化鈉，打開發現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，從而達到除氧保鮮的目的。鐵被氧氣氧化最終產物為紅棕色的Fe2O3（其他產物忽略不計）。

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。

④鐵、活性炭、Fe2O3固體不溶于水，Fe2（SO4）3、NaCl、FeSO4固體能溶于水。

（探究目的）小組同學欲探究該“脫氧劑”是否已經失效，并測定10.00g樣品各成分的質量，設計了以下探究實驗。

（實驗探究）（假設所有操作沒有損失）

步驟1：小剛用磁鐵接近樣品，發現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，加足量水充分攪拌溶解后，過濾，將濾渣洗滌、干燥、稱得其質量為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，用電子秤稱得反應前后總質量差為0.11g。

步驟4：將錐形瓶中反應后的液體過濾，并將濾渣洗滌、干燥后，稱得其質量為1.20g。

步驟5：分析測算步驟4中所得濾液得知：濾液中溶質是硫酸和硫酸亞鐵，且最后通過結晶分離出16.72g硫酸亞鐵。

（交流討論）

（1）由步驟1得出的結論是_____。

（2）步驟2目的是除去并測得_____的質量，得知該物質的質量為_____g。

（3）步驟4中濾渣的主要成分是_____，若沒有經過洗滌，則稱得的質量_____1.20g（填“＞”或“＝”或“＜”）

（4）小剛認為0.11g差值即為H2的質量，并由此計算出樣品中單質鐵的質量為3.08g。小華提出在裝置的a導管處應該再連接一個盛有堿石灰的干燥管，他這樣做的理由是_____。

（5）小華還認真分析題中所給資料，他認為用產生H2的質量計算樣品中所含鐵的質量不合理，其理由是：_____。

（學生實驗）小華將步驟3的裝置進行了改進，重新稱取10.00g樣品進行實驗，并準確測得固體與足量稀硫酸反應前后總質量差為0.1g。

（6）請根據以上數據，計算10g該樣品中各成分的鐵和氧化鐵的質量。（只寫出結果）鐵：_____g，氧化鐵：_____g。

Answer 1

【答案】“脫氧劑”沒有完全失效 氯化鈉 1.68 活性炭 ＞ 防止水蒸氣隨氫氣“跑”到裝置外面 樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應生成氫氣外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應 2.8g 4.32g

【解析】

交流討論：

（1）鐵能被磁鐵吸引，由步驟1得出的結論是“脫氧劑”沒有完全失效。

（2）“脫氧劑”的成分為鐵粉、活性炭和氯化鈉，步驟2中加水溶解，過濾、洗滌，目的是除去并測得氯化鈉的質量，得知該物質的質量為10-8.32g=1.68g。

（3）“脫氧劑”的成分中活性炭不溶于水也不與稀硫酸反應，步驟4中濾渣的主要成分是活性炭，若沒有經過洗滌，濾渣上附有溶質，則稱得的質量＞1.20g。

（4）反應在溶液中進行，在裝置的a導管處應該再連接一個盛有堿石灰的干燥管，這樣做的理由是防止水蒸氣隨氫氣“跑”到裝置外面。

（5）鐵與硫酸鐵也能發生反應，用產生氫氣的質量計算樣品中所含鐵的質量不合理，理由是：樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應生成氫氣外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應。

學生實驗：

（6）設生成0.1g氫氣需要鐵的質量為x，則

解得x=2.8g；

故氧化鐵的質量為10g-1.68g-1.2g-2.8g=4.32g。