Question

化學學習小組為測定“陽光”牌小包裝中Fe粉和活性炭質量之比進行了以下探究：
查閱資料：“陽光”牌小包裝“脫氧劑”成份為Fe粉、活性炭及少量NaCl、水．
實驗步驟：
步驟一：取某食品包裝袋中的“陽光”牌“脫氧劑”一袋，將里面的固體倒在濾紙上，仔細觀察，固體為灰黑色粉末，夾雜著一些紅棕色粉末．
步驟二：將步驟一中的固體溶于水，過濾，將濾渣洗滌、干燥，以除去“脫氧劑”中NaCl和水；
步驟三：取步驟二中的濾渣，將其分為兩等份，每一份質量為16.0g．將其中一份在氧氣流中充分灼燒，生成的氣體全部通入足量得澄清石灰水，得到干燥、純凈的沉淀20.0 g．
步驟四：將步驟三中的另一份濾渣放入燒杯中，加入一定體積足量的稀H₂SO₄，微熱至反應完全．
步驟五：向步驟四的混合物中加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾后得固體，經洗滌后轉移到坩堝中充分加熱，冷卻、稱量，得到固體質量仍為16g．
請回答下列問題：
（1）由步驟一可知，上述“脫氧劑”中的紅棕色物質為______（填化學式）；
（2）由步驟三可知，16.0 g濾渣中活性炭的質量為______g；
（3）綜上實驗所知：該“脫氧劑”中未被氧化的Fe粉和活性炭質量之比為______；
（4）該“脫氧劑”中，鐵已被氧化的百分率為______．

Answer 1

解：（1）在金屬鐵的氧化物中，只有氧化鐵是紅棕色的固體，所以“脫氧劑”中的紅棕色物質為Fe₂O₃，故答案為：Fe₂O₃；
（2）由步驟三結合碳元素守恒，得到干燥、純凈的沉淀20.0g即為碳酸鈣的總質量，設碳單質的質量為x，則
C～CO₂～CaCO₃，
12 100
x 20g
，
解得x=2.4g，所以16.0g濾渣中活性炭的質量為2.4g，故答案為：2.4g；
（3）根據實驗，向金屬鐵以及氧化鐵的混合物中加入一定體積足量的稀H₂SO₄，微熱至反應完全．再加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾后會得固體氫氧化鐵，經洗滌后轉移到坩堝中充分加熱，冷卻、稱量，得到固體氧化鐵質量為16g即為0.1mol，則根據鐵元素守恒，設金屬鐵的物質的量為m，氧化鐵的物質的量為n，
則，
解得m=0.1mol，n=0.05mol，
則未被氧化的Fe粉的質量為0.1mol×56g/mol=5.6g，和活性炭質量之比為5.6g：2.4g=7：3，故答案為：7：3；
（4）根據氧化鐵是金屬鐵氧化來的關系，則2Fe～Fe₂O₃，所以氧化生成0.05mol的氧化鐵，需要0.1mol的金屬鐵被氧化，鐵已被氧化的百分率為×100%=50%，故答案為：50%．
分析：（1）根據金屬鐵以及氧化物的顏色知識來回答；
（2）根據碳元素守恒來計算；
（3）鐵、氧化鐵和硫酸發應生成硫酸亞鐵以及硫酸鐵，加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾后得固體，經洗滌后轉移到坩堝中充分加熱，冷卻、稱量，得到固體為氫氧化鐵，據此來計算；
（4）根據金屬鐵和氧化鐵的質量進行計算．
點評：本題主要考查學生運用化學式進行計算的能力，解題的關鍵是正確分析數量關系，題目難度中等．