Question

一化學興趣小組對某月餅包裝盒中的“脫氧劑”很好奇，他們觀察到“脫氧劑”外包裝標注的成分為鐵粉、活性炭和氯化鈉，打開發(fā)現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，從而達到除氧保鮮的目的。鐵被氧氣氧化最終產物為紅棕色的Fe₂O₃（其他產物忽略不計）。
② Fe₂O₃+3H₂SO₄="=" Fe₂(SO₄)₃+3H₂O ；Fe + Fe₂(SO₄)₃= 3FeSO₄。
③“堿石灰的干燥管”可以用來干燥氧氣、氫氣等氣體。
【探究目的】小組同學欲探究該“脫氧劑”是否已經失效，并測定10.00g樣品各成分的質量，設計了以下探究實驗。
【實驗探究】（假設所有操作沒有損失）
步驟1：小剛用磁鐵接近樣品，發(fā)現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，加足量水充分攪拌溶解后，過濾，將濾渣洗滌、干燥、稱得其質量為8.32g。
步驟3：按如右裝置，將得到的8.32g固體與足量稀硫酸反應，用電子秤稱得反應前后總質量差為0.11g。

步驟4：將錐形瓶中反應后的液體過濾，并將濾渣洗滌、干燥后，稱得其質量為1.20g。
步驟5：分析測算步驟4中所得濾液得知：濾液中溶質是硫酸和硫酸亞鐵 ，且最后分離出16.72g硫酸亞鐵。
【交流討論】
（1）由步驟1得出的結論是              。
（2）步驟2目的是                 。
（3）如果步驟4中濾渣沒有經過洗滌，則稱得的質量             1.20g（填“＞”或“＝”或“＜”）
（4）小剛認為0.11g差值即為H₂的質量，并由此計算出樣品中單質鐵的質量為3.08g。
小華提出在裝置的a導管處應該再連接一個盛有堿石灰的干燥管，他這樣做的理由
是                                                                                                                                  （5）小華還認真分析題中所給資料，他認為用產生H₂的質量計算樣品中鐵的質量不合理。其理由是：                                           。
【學生實驗】小華將步驟3的裝置進行了改進，重新稱取10.00g樣品進行實驗，并準確測得固體與足量稀硫酸反應前后總質量差為0.14g。                                                                                   
（6）請根據以上數據，計算10g該樣品中各成分的質量。（只寫出結果）

Answer 1

（1）“脫氧劑”沒有失效  （2）除去氯化鈉，并間接測得氯化鈉的質量
（3）＞   （4）除去H₂中混有的水蒸氣
（5）樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應生成H₂外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應。（2分）
（6）氯化鈉：1.68g；活性炭：1.20g；鐵：3.92g；氧化鐵：3.2g
（每個1分，共4分）

試題分析：【交流討論】
（1）由步驟1中，有鐵粉被磁鐵吸引，故可以得出的結論是“脫氧劑”沒有失效。
（2）步驟2目的是通過溶解除去氯化鈉，并間接測得氯化鈉的質量。
（3）如果步驟4中濾渣沒有經過洗滌，則稱得的質量＞1.20g，因為濾渣中有水存在。
（4）小剛認為0.11g差值即為H₂的質量，并由此計算出樣品中單質鐵的質量為3.08g。
小華提出在裝置的a導管處應該再連接一個盛有堿石灰的干燥管，他這樣做的理由是除去H₂中混有的水蒸氣。                                                                                               （5）小華還認真分析題中所給資料，他認為用產生H₂的質量計算樣品中鐵的質量不合理。其理由是：樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應生成H₂外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應。
（6）由于氯化鈉能溶于水，故氯化鈉的質量為：10.00g-8.32g=1.68g；活性炭不溶于水，也不與硫酸反應，故活性炭的質量是1.20g；
設反應產生0.14g氫氣時，需要鐵的質量為X。
由于：Fe-------- H₂
56         2
X        0.14g
56：2=X：0.14g
X=3.92g
故：樣品中氧化鐵的質量為10.00g-1.68g-1.20g-3.92g=3.2g
點評：本題難度較大，綜合性較強，逐步分析每個實驗步驟中的反應結果顯得特別重要。解題時還要考慮到氯化鈉的溶解性、鐵能被磁鐵吸引、活性炭不與硫酸反應等信息。