Question

3．某興趣小組對月餅包裝盒中的“脫氧劑”很好奇，他們觀察“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．
查閱資料：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）．
②Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂ （SO₄）₃+3H₂O；Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄．探究目的：小組同學欲探究該“脫氧劑”是否已經失效，并測定10g樣品各成分的質量．
實驗探究：（假設所有操作過程中物質的質量沒有損失）
步驟1：小科用磁鐵接近樣品，發(fā)現磁鐵吸引了部分黑色固體．
步驟2：稱取10g樣品與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7.28g．
步驟3：在如圖裝置的a導管處再連接一個盛有堿石灰的干燥管，將得到的7.32g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0.1g．
步驟4：將錐形瓶中反應后的液體過濾，分析測算得知濾液中溶質是硫酸和硫酸亞鐵，將濾渣洗滌、干燥后，稱得其質量為1.82g．
交流討論：
（1）步驟2目的是溶解樣品中氯化鈉，并間接得到氯化鈉的質量．
（2）小敏還認真分析題中所給資料，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．
得出結論：
（1）小科由步驟1得出的結論是：脫氧劑還沒有失效．
（2）請根據以上數據，計算10g該樣品中鐵粉的質量3.5g．（只寫出結果）

Answer 1

分析 （1）根據氯化鈉能溶于水，鐵粉、活性炭不易溶于水，可通過加水溶解掉氯化鈉進行分析；
（2）樣品在稀硫酸中除了Fe、Fe₂O₃分別能與稀硫酸反應外，還存在反應：Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．因此，小明用產生H₂的質量計算樣品中鐵的質量不合理；
（3）根據生成的氫氣的質量可求出與硫酸反應的鐵的質量，可求出鐵的質量．

解答 解：（1）將樣品加足量水充分攪拌溶解，將樣品中的氯化鈉溶解掉了；故填：溶解樣品中氯化鈉，并間接得到氯化鈉的質量；
（2）樣品在稀硫酸中除了Fe、Fe₂O₃分別能與稀硫酸反應外，還存在反應：Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．因此，小明用產生H₂的質量計算樣品中鐵的質量不合理．實際上，樣品中單質鐵的質量應該是與酸反應消耗的鐵和與Fe₂（SO₄）₃反應消耗鐵的質量總和．
故填：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；
（3）因為脫氧劑還沒有失效．設生成0.1g氫氣需要鐵的質量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x            0.1g
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.1g}$
x=2.8g
即樣品中鐵的質量是2.8g．
由上述計算可知，鐵與氧化鐵的質量為：7.32g-1.82g-2.8g=2.7g．
設與硫酸鐵反應的鐵的質量為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該樣品中鐵粉的質量為：2.8g+0.7g=3.5g
故答案為3.5g．

點評 解答本題的關鍵是要掌握鐵的物理性質和化學性質兩方面的知識及其化學方程式的書寫方法并結合信息給與的數據，只有這樣才能對問題做出正確的判斷，難度較大．