题目内容

化学学习小组为测定“阳光”牌小包装中Fe粉和活性炭质量之比进行了以下探究：
查阅资料：“阳光”牌小包装“脱氧剂”成份为Fe粉、活性炭及少量NaCl、水．
实验步骤：
步骤一：取某食品包装袋中的“阳光”牌“脱氧剂”一袋，将里面的固体倒在滤纸上，仔细观察，固体为灰黑色粉末，夹杂着一些红棕色粉末．
步骤二：将步骤一中的固体溶于水，过滤，将滤渣洗涤、干燥，以除去“脱氧剂”中NaCl和水；
步骤三：取步骤二中的滤渣，将其分为两等份，每一份质量为16.0g．将其中一份在氧气流中充分灼烧，生成的气体全部通入足量得澄清石灰水，得到干燥、纯净的沉淀20.0 g．
步骤四：将步骤三中的另一份滤渣放入烧杯中，加入一定体积足量的稀H₂SO₄，微热至反应完全．
步骤五：向步骤四的混合物中加入过量的氢氧化钠溶液，过滤后得固体，经洗涤后转移到坩埚中充分加热，冷却、称量，得到固体质量仍为16g．
请回答下列问题：
（1）由步骤一可知，上述“脱氧剂”中的红棕色物质为

Fe₂O₃

（填化学式）；
（2）由步骤三可知，16.0 g滤渣中活性炭的质量为

2.4

g；
（3）综上实验所知：该“脱氧剂”中未被氧化的Fe粉和活性炭质量之比为

7：3

；
（4）该“脱氧剂”中，铁已被氧化的百分率为

50%

．

分析：（1）根据金属铁以及氧化物的颜色知识来回答；
（2）根据碳元素守恒来计算；
（3）铁、氧化铁和硫酸发应生成硫酸亚铁以及硫酸铁，加入过量的氢氧化钠溶液，过滤后得固体，经洗涤后转移到坩埚中充分加热，冷却、称量，得到固体为氢氧化铁，据此来计算；
（4）根据金属铁和氧化铁的质量进行计算．

解答：解：（1）在金属铁的氧化物中，只有氧化铁是红棕色的固体，所以“脱氧剂”中的红棕色物质为Fe₂O₃，故答案为：Fe₂O₃；
（2）由步骤三结合碳元素守恒，得到干燥、纯净的沉淀20.0g即为碳酸钙的总质量，设碳单质的质量为x，则
C～CO₂～CaCO₃，
12 100
x 20g

100

20g

，
解得x=2.4g，所以16.0g滤渣中活性炭的质量为2.4g，故答案为：2.4g；
（3）根据实验，向金属铁以及氧化铁的混合物中加入一定体积足量的稀H₂SO₄，微热至反应完全．再加入过量的氢氧化钠溶液，过滤后会得固体氢氧化铁，经洗涤后转移到坩埚中充分加热，冷却、称量，得到固体氧化铁质量为16g即为0.1mol，则根据铁元素守恒，设金属铁的物质的量为m，氧化铁的物质的量为n，
则

m+2n=0.2mo

56m+160n=16g-2.4g

，
解得m=0.1mol，n=0.05mol，
则未被氧化的Fe粉的质量为0.1mol×56g/mol=5.6g，和活性炭质量之比为5.6g：2.4g=7：3，故答案为：7：3；
（4）根据氧化铁是金属铁氧化来的关系，则2Fe～Fe₂O₃，所以氧化生成0.05mol的氧化铁，需要0.1mol的金属铁被氧化，铁已被氧化的百分率为

0.1mol

0.2mol

×100%=50%，故答案为：50%．

点评：本题主要考查学生运用化学式进行计算的能力，解题的关键是正确分析数量关系，题目难度中等．