Question

（2012?連云港）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(biāo)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】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．
【教師指導(dǎo)】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)）．
【探究目的】小組同學(xué)欲探究該“脫氧劑”是否已經(jīng)失效（即單質(zhì)鐵是否已經(jīng)完全被氧化），并測定各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了以下探究實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)探究】
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樣品與一燒杯中，加足量水充分?jǐn)嚢枞芙夂�，過濾，將濾渣洗滌、干燥、稱得其質(zhì)量為7.28g．
步驟3：按如下裝置，將得到的7.28g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0.15g．

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．
【交流討論】
（1）由步驟1得出的結(jié)論是

樣品中含有單質(zhì)的鐵

．
（2）步驟2目的是

溶解樣品中氯化鈉

，檢驗(yàn)該濾液中溶質(zhì)的方法是

取少量濾液于試管中，滴加硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明溶質(zhì)為氯化鈉

．
（3）步驟3中儀器A的名稱為

分液漏斗

．
小明認(rèn)為0.15g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4.20g．
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

防止氫氣排出時(shí)帶出一部分水，使得氫氣質(zhì)量增加，減少對氫氣質(zhì)量的測定產(chǎn)生的誤差

．
（4）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“＜”）
【教師指導(dǎo)】樣品在稀硫酸中除了Fe、Fe₂O₃分別能與稀硫酸反應(yīng)外，還存在反應(yīng)：Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．因此，小明用產(chǎn)生H₂的質(zhì)量計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量不合理．實(shí)際上，樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量應(yīng)該是與酸反應(yīng)消耗的鐵和與Fe₂（SO₄）₃反應(yīng)消耗鐵的質(zhì)量總和．
【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】小紅將步驟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)確測得固體與足量稀硫酸反應(yīng)前后總質(zhì)量差為0.14g．
【數(shù)據(jù)處理】由于反應(yīng)過程較復(fù)雜，小組同學(xué)在老師的幫助下，推算出與Fe₂（SO₄）₃反應(yīng)消耗鐵的質(zhì)量為0.56g．
【請你參與】
（1）寫出Fe₂O₃與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式．
（2）請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算該樣品中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：【交流討論】
（1）根據(jù)單質(zhì)的鐵能被磁鐵吸附分析；
（2）根據(jù)氯化鈉能溶于水，鐵粉、活性炭不易溶于水，可通過加水溶解掉氯化鈉，根據(jù)氯離子的檢驗(yàn)方法分析溶質(zhì)的檢驗(yàn)；
（3）熟悉常見儀器的名稱及用途，根據(jù)堿石灰能吸收水分進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)濾渣表面粘附少量溶質(zhì)分析；
【請你參與】
（1）根據(jù)反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件寫出反應(yīng)的方程式；
（2）根據(jù)步驟2中溶解前后的質(zhì)量差可知氯化鈉的質(zhì)量并能求出氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；根據(jù)步驟4中濾渣為活性炭及質(zhì)量求出活性炭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；根據(jù)生成的氫氣的質(zhì)量為可求出與硫酸反應(yīng)的鐵的質(zhì)量，再結(jié)合與Fe₂（SO₄）₃反應(yīng)消耗鐵的質(zhì)量，可求出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最后剩余的是氧化鐵，可知氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：【交流討論】
（1）由用磁鐵接近樣品，發(fā)現(xiàn)磁鐵吸引了部分黑色固體，說明了樣品中含有單質(zhì)的鐵；
（2）將樣品加足量水充分?jǐn)嚢枞芙�，將樣品中的氯化鈉溶解掉了．檢驗(yàn)該濾液中溶質(zhì)的方法是取少量濾液于試管中，滴加硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明溶質(zhì)為氯化鈉；
（3）儀器A的名稱為分液漏斗；在裝置的a導(dǎo)管處再連接一個(gè)盛有堿石灰的干燥管，堿石灰能干燥氫氣，所以，這樣做的理由是：防止氫氣排出時(shí)帶出一部分水，使得氫氣質(zhì)量增加，減少對氫氣質(zhì)量的測定產(chǎn)生的誤差；
（4）由于濾渣表面粘附少量溶質(zhì)，所以，稱得的質(zhì)量大于1.20g；
【請你參與】
（1）Fe₂O₃與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂ （SO₄） ₃+3H₂O；
（2）由步驟2可知：氯化鈉的質(zhì)量為：10.00g-7.28g=2.72g，氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

2.72g

10.00g

×100%=27.2%；
由步驟4可知：濾渣為活性炭，質(zhì)量為：1.2g，活性炭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

1.2g

10.00g

×100%=12%；
設(shè)生成0.14g氫氣需要鐵的質(zhì)量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x            0.14g

56

2

=

x

0.14g

  
x=3.92g
樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

3.92g+0.56g

10.00g

×100%=44.8%；
所以，氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：1-27.2%-12%-44.8%=16%．
故答為：
【交流討論】（1）樣品中含有單質(zhì)的鐵；（2）溶解樣品中氯化鈉，取少量濾液于試管中，滴加硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明溶質(zhì)為氯化鈉；（3）分液漏斗，防止氫氣排出時(shí)帶出一部分水，使得氫氣質(zhì)量增加，減少對氫氣質(zhì)量的測定產(chǎn)生的誤差；（4）＞；
【請你參與】（1）Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂ （SO₄） ₃+3H₂O；（2）氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.2%，活性炭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.8%，氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%．

點(diǎn)評：解答本題的關(guān)鍵是要掌握鐵的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩方面的知識及其化學(xué)方程式的書寫方法，只有這樣才能對問題做出正確的判斷．