Question

3．某兴趣小组对月饼包装盒中的“脱氧剂”很好奇，他们观察“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．
查阅资料：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．探究目的：小组同学欲探究该“脱氧剂”是否已经失效，并测定10g样品各成分的质量．
实验探究：（假设所有操作过程中物质的质量没有损失）
步骤1：小科用磁铁接近样品，发现磁铁吸引了部分黑色固体．
步骤2：称取10g样品与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7.28g．
步骤3：在如图装置的a导管处再连接一个盛有碱石灰的干燥管，将得到的7.32g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0.1g．
步骤4：将锥形瓶中反应后的液体过滤，分析测算得知滤液中溶质是硫酸和硫酸亚铁，将滤渣洗涤、干燥后，称得其质量为1.82g．
交流讨论：
（1）步骤2目的是溶解样品中氯化钠，并间接得到氯化钠的质量．
（2）小敏还认真分析题中所给资料，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．
得出结论：
（1）小科由步骤1得出的结论是：脱氧剂还没有失效．
（2）请根据以上数据，计算10g该样品中铁粉的质量3.5g．（只写出结果）

Answer 1

分析 （1）根据氯化钠能溶于水，铁粉、活性炭不易溶于水，可通过加水溶解掉氯化钠进行分析；
（2）样品在稀硫酸中除了Fe、Fe₂O₃分别能与稀硫酸反应外，还存在反应：Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．因此，小明用产生H₂的质量计算样品中铁的质量不合理；
（3）根据生成的氢气的质量可求出与硫酸反应的铁的质量，可求出铁的质量．

解答 解：（1）将样品加足量水充分搅拌溶解，将样品中的氯化钠溶解掉了；故填：溶解样品中氯化钠，并间接得到氯化钠的质量；
（2）样品在稀硫酸中除了Fe、Fe₂O₃分别能与稀硫酸反应外，还存在反应：Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．因此，小明用产生H₂的质量计算样品中铁的质量不合理．实际上，样品中单质铁的质量应该是与酸反应消耗的铁和与Fe₂（SO₄）₃反应消耗铁的质量总和．
故填：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；
（3）因为脱氧剂还没有失效．设生成0.1g氢气需要铁的质量为x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x            0.1g
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.1g}$
x=2.8g
即样品中铁的质量是2.8g．
由上述计算可知，铁与氧化铁的质量为：7.32g-1.82g-2.8g=2.7g．
设与硫酸铁反应的铁的质量为z
由于Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄
可得：Fe～Fe₂（SO₄）₃～Fe₂O₃
    56             160
     z            $\frac{160z}{56}$
所以：z+$\frac{160z}{56}$=2.7g   解得 z=0.7g
10g该样品中铁粉的质量为：2.8g+0.7g=3.5g
故答案为3.5g．

点评 解答本题的关键是要掌握铁的物理性质和化学性质两方面的知识及其化学方程式的书写方法并结合信息给与的数据，只有这样才能对问题做出正确的判断，难度较大．