Question

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）。
② Fe₂O₃+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。
【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：按如右装置，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                 。
（3）如果步骤4中滤渣没有经过洗涤，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0.14g。                                                                                   
（6）请根据以上数据，计算10g该样品中各成分的质量。（只写出结果）

Answer 1

（1）“脱氧剂”没有失效  （2）除去氯化钠，并间接测得氯化钠的质量
（3）＞   （4）除去H₂中混有的水蒸气
（5）样品中的铁，除了与稀硫酸反应生成H₂外，还有一部分铁与硫酸铁溶液反应。（2分）
（6）氯化钠：1.68g；活性炭：1.20g；铁：3.92g；氧化铁：3.2g
（每个1分，共4分）

试题分析：【交流讨论】
（1）由步骤1中，有铁粉被磁铁吸引，故可以得出的结论是“脱氧剂”没有失效。
（2）步骤2目的是通过溶解除去氯化钠，并间接测得氯化钠的质量。
（3）如果步骤4中滤渣没有经过洗涤，则称得的质量＞1.20g，因为滤渣中有水存在。
（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，他这样做的理由是除去H₂中混有的水蒸气。                                                                                               （5）小华还认真分析题中所给资料，他认为用产生H₂的质量计算样品中铁的质量不合理。其理由是：样品中的铁，除了与稀硫酸反应生成H₂外，还有一部分铁与硫酸铁溶液反应。
（6）由于氯化钠能溶于水，故氯化钠的质量为：10.00g-8.32g=1.68g；活性炭不溶于水，也不与硫酸反应，故活性炭的质量是1.20g；
设反应产生0.14g氢气时，需要铁的质量为X。
由于：Fe-------- H₂
56         2
X        0.14g
56：2=X：0.14g
X=3.92g
故：样品中氧化铁的质量为10.00g-1.68g-1.20g-3.92g=3.2g
点评：本题难度较大，综合性较强，逐步分析每个实验步骤中的反应结果显得特别重要。解题时还要考虑到氯化钠的溶解性、铁能被磁铁吸引、活性炭不与硫酸反应等信息。