Question

【题目】每年世界上钢铁的产量很高，但钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失。铁生锈有弊也有利。一化学兴趣小组对某月饼包装盒中的“脱氧剂”很好奇，他们观察到“脱氧剂”外包装标注的成分为铁粉、活性炭和氯化钠，打开发现灰黑色的固体中还夹杂着少量红棕色粉末。

（资料获悉）①铁系“脱氧剂”的作用原理是利用铁能被氧气氧化，从而达到除氧保鲜的目的。铁被氧气氧化最终产物为红棕色的Fe2O3（其他产物忽略不计）。

②Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O； Fe+Fe2（SO4）3═3FeSO4。

③“碱石灰的干燥管”可以用来干燥氧气、氢气等气体。

④铁、活性炭、Fe2O3固体不溶于水，Fe2（SO4）3、NaCl、FeSO4固体能溶于水。

（探究目的）小组同学欲探究该“脱氧剂”是否已经失效，并测定10.00g样品各成分的质量，设计了以下探究实验。

（实验探究）（假设所有操作没有损失）

步骤1：小刚用磁铁接近样品，发现磁铁吸引了部分黑色固体。

步骤2：称取10.00g样品于一烧杯中，加足量水充分搅拌溶解后，过滤，将滤渣洗涤、干燥、称得其质量为8.32g。

步骤3：按如图装置，将得到的8.32g固体与足量稀硫酸反应，用电子秤称得反应前后总质量差为0.11g。

步骤4：将锥形瓶中反应后的液体过滤，并将滤渣洗涤、干燥后，称得其质量为1.20g。

步骤5：分析测算步骤4中所得滤液得知：滤液中溶质是硫酸和硫酸亚铁，且最后通过结晶分离出16.72g硫酸亚铁。

（交流讨论）

（1）由步骤1得出的结论是_____。

（2）步骤2目的是除去并测得_____的质量，得知该物质的质量为_____g。

（3）步骤4中滤渣的主要成分是_____，若没有经过洗涤，则称得的质量_____1.20g（填“＞”或“＝”或“＜”）

（4）小刚认为0.11g差值即为H2的质量，并由此计算出样品中单质铁的质量为3.08g。小华提出在装置的a导管处应该再连接一个盛有碱石灰的干燥管，他这样做的理由是_____。

（5）小华还认真分析题中所给资料，他认为用产生H2的质量计算样品中所含铁的质量不合理，其理由是：_____。

（学生实验）小华将步骤3的装置进行了改进，重新称取10.00g样品进行实验，并准确测得固体与足量稀硫酸反应前后总质量差为0.1g。

（6）请根据以上数据，计算10g该样品中各成分的铁和氧化铁的质量。（只写出结果）铁：_____g，氧化铁：_____g。

Answer 1

【答案】“脱氧剂”没有完全失效 氯化钠 1.68 活性炭 ＞ 防止水蒸气随氢气“跑”到装置外面 样品中的铁，除了与稀硫酸反应生成氢气外，还有一部分铁与硫酸铁溶液反应 2.8g 4.32g

【解析】

交流讨论：

（1）铁能被磁铁吸引，由步骤1得出的结论是“脱氧剂”没有完全失效。

（2）“脱氧剂”的成分为铁粉、活性炭和氯化钠，步骤2中加水溶解，过滤、洗涤，目的是除去并测得氯化钠的质量，得知该物质的质量为10-8.32g=1.68g。

（3）“脱氧剂”的成分中活性炭不溶于水也不与稀硫酸反应，步骤4中滤渣的主要成分是活性炭，若没有经过洗涤，滤渣上附有溶质，则称得的质量＞1.20g。

（4）反应在溶液中进行，在装置的a导管处应该再连接一个盛有碱石灰的干燥管，这样做的理由是防止水蒸气随氢气“跑”到装置外面。

（5）铁与硫酸铁也能发生反应，用产生氢气的质量计算样品中所含铁的质量不合理，理由是：样品中的铁，除了与稀硫酸反应生成氢气外，还有一部分铁与硫酸铁溶液反应。

学生实验：

（6）设生成0.1g氢气需要铁的质量为x，则

解得x=2.8g；

故氧化铁的质量为10g-1.68g-1.2g-2.8g=4.32g。