Question

【題目】每年世界上鋼鐵的產(chǎn)量很高，但鋼鐵的銹蝕也給人類帶來(lái)了巨大的損失。鐵生銹有弊也有利。一化學(xué)興趣小組對(duì)某月餅包裝盒中的“脫氧劑”很好奇，他們觀察到“脫氧劑”外包裝標(biāo)注的成分為鐵粉、活性炭和氯化鈉，打開(kāi)發(fā)現(xiàn)灰黑色的固體中還夾雜著少量紅棕色粉末。

（資料獲悉）①鐵系“脫氧劑”的作用原理是利用鐵能被氧氣氧化，從而達(dá)到除氧保鮮的目的。鐵被氧氣氧化最終產(chǎn)物為紅棕色的Fe2O3（其他產(chǎn)物忽略不計(jì)）。

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

③“堿石灰的干燥管”可以用來(lái)干燥氧氣、氫氣等氣體。

④鐵、活性炭、Fe2O3固體不溶于水，Fe2（SO4）3、NaCl、FeSO4固體能溶于水。

（探究目的）小組同學(xué)欲探究該“脫氧劑”是否已經(jīng)失效，并測(cè)定10.00g樣品各成分的質(zhì)量，設(shè)計(jì)了以下探究實(shí)驗(yàn)。

（實(shí)驗(yàn)探究）（假設(shè)所有操作沒(méi)有損失）

步驟1：小剛用磁鐵接近樣品，發(fā)現(xiàn)磁鐵吸引了部分黑色固體。

步驟2：稱取10.00g樣品于一燒杯中，加足量水充分?jǐn)嚢枞芙夂螅�過(guò)濾，將濾渣洗滌、干燥、稱得其質(zhì)量為8.32g。

步驟3：按如圖裝置，將得到的8.32g固體與足量稀硫酸反應(yīng)，用電子秤稱得反應(yīng)前后總質(zhì)量差為0.11g。

步驟4：將錐形瓶中反應(yīng)后的液體過(guò)濾，并將濾渣洗滌、干燥后，稱得其質(zhì)量為1.20g。

步驟5：分析測(cè)算步驟4中所得濾液得知：濾液中溶質(zhì)是硫酸和硫酸亞鐵，且最后通過(guò)結(jié)晶分離出16.72g硫酸亞鐵。

（交流討論）

（1）由步驟1得出的結(jié)論是_____。

（2）步驟2目的是除去并測(cè)得_____的質(zhì)量，得知該物質(zhì)的質(zhì)量為_____g。

（3）步驟4中濾渣的主要成分是_____，若沒(méi)有經(jīng)過(guò)洗滌，則稱得的質(zhì)量_____1.20g（填“＞”或“＝”或“＜”）

（4）小剛認(rèn)為0.11g差值即為H2的質(zhì)量，并由此計(jì)算出樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量為3.08g。小華提出在裝置的a導(dǎo)管處應(yīng)該再連接一個(gè)盛有堿石灰的干燥管，他這樣做的理由是_____。

（5）小華還認(rèn)真分析題中所給資料，他認(rèn)為用產(chǎn)生H2的質(zhì)量計(jì)算樣品中所含鐵的質(zhì)量不合理，其理由是：_____。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)）小華將步驟3的裝置進(jìn)行了改進(jìn)，重新稱取10.00g樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并準(zhǔn)確測(cè)得固體與足量稀硫酸反應(yīng)前后總質(zhì)量差為0.1g。

（6）請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算10g該樣品中各成分的鐵和氧化鐵的質(zhì)量。（只寫出結(jié)果）鐵：_____g，氧化鐵：_____g。

Answer 1

【答案】“脫氧劑”沒(méi)有完全失效 氯化鈉 1.68 活性炭 ＞ 防止水蒸氣隨氫氣“跑”到裝置外面 樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng) 2.8g 4.32g

【解析】

交流討論：

（1）鐵能被磁鐵吸引，由步驟1得出的結(jié)論是“脫氧劑”沒(méi)有完全失效。

（2）“脫氧劑”的成分為鐵粉、活性炭和氯化鈉，步驟2中加水溶解，過(guò)濾、洗滌，目的是除去并測(cè)得氯化鈉的質(zhì)量，得知該物質(zhì)的質(zhì)量為10-8.32g=1.68g。

（3）“脫氧劑”的成分中活性炭不溶于水也不與稀硫酸反應(yīng)，步驟4中濾渣的主要成分是活性炭，若沒(méi)有經(jīng)過(guò)洗滌，濾渣上附有溶質(zhì)，則稱得的質(zhì)量＞1.20g。

（4）反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，在裝置的a導(dǎo)管處應(yīng)該再連接一個(gè)盛有堿石灰的干燥管，這樣做的理由是防止水蒸氣隨氫氣“跑”到裝置外面。

（5）鐵與硫酸鐵也能發(fā)生反應(yīng)，用產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量計(jì)算樣品中所含鐵的質(zhì)量不合理，理由是：樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：

（6）設(shè)生成0.1g氫氣需要鐵的質(zhì)量為x，則

解得x=2.8g；

故氧化鐵的質(zhì)量為10g-1.68g-1.2g-2.8g=4.32g。