Question

一化學(xué)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(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）。

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(xué)欲探究該“脫氧劑”是否已經(jīng)失效，并測定10.00g樣品各成分的質(zhì)量，設(shè)計了以下探究實驗。

【實驗探究】（假設(shè)所有操作沒有損失）

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，加足量水充分攪拌溶解后，過濾，將濾渣洗滌、干燥、稱得其質(zhì)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(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                 。

（3）如果步驟4中濾渣沒有經(jīng)過洗滌，則稱得的質(zhì)量             1.20g（填“＞”或“＝”或“＜”）

（4）小剛認為0.11g差值即為H₂的質(zhì)量，并由此計算出樣品中單質(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(chǎn)生H₂的質(zhì)量計算樣品中鐵的質(zhì)量不合理。其理由是：                                           。

【學(xué)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(yīng)前后總質(zhì)量差為0.14g。                                                                                   

（6）請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算10g該樣品中各成分的質(zhì)量。（只寫出結(jié)果）

 

Answer 1

【答案】

（1）“脫氧劑”沒有失效  （2）除去氯化鈉，并間接測得氯化鈉的質(zhì)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(yīng)生成H₂外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)。（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）

【解析】

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(jié)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(zhì)量。

（3）如果步驟4中濾渣沒有經(jīng)過洗滌，則稱得的質(zhì)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(zhì)量，并由此計算出樣品中單質(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(chǎn)生H₂的質(zhì)量計算樣品中鐵的質(zhì)量不合理。其理由是：樣品中的鐵，除了與稀硫酸反應(yīng)生成H₂外，還有一部分鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)。

（6）由于氯化鈉能溶于水，故氯化鈉的質(zhì)量為：10.00g-8.32g=1.68g；活性炭不溶于水，也不與硫酸反應(yīng)，故活性炭的質(zhì)量是1.20g；

設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生0.14g氫氣時，需要鐵的質(zhì)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(zhì)量為10.00g-1.68g-1.20g-3.92g=3.2g

考點：實驗探究；過濾；根據(jù)化學(xué)方程式計算。

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(yīng)結(jié)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(yīng)等信息。