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(2012•连云港)一化学兴趣小组对某月饼包装盒中的“脱氧剂”很好奇,他们观察到“脱氧剂”外包装标注的成分为铁粉、活性炭和氯化钠,打开发现灰黑色的固体中还夹杂着少量红棕色粉

时间:2017-09-28
(2012•连云港)一化学兴趣小组对某月饼包装盒中的“脱氧剂”很好奇,他们观察到“脱氧剂”外包装标注的成分为铁粉、活性炭和氯化钠,打开发现灰黑色的固体中还夹杂着少量红棕色粉末.
【资料获悉】铁系“脱氧剂”的作用原理是利用铁能被氧气氧化,从而达到除氧保鲜的目的.
【教师指导】铁被氧气氧化最终产物为红棕色的Fe2O3(其他产物忽略不计).
【探究目的】小组同学欲探究该“脱氧剂”是否已经失效(即单质铁是否已经完全被氧化),并测定各成分的质量分数,设计了以下探究实验.
【实验探究】
步骤1:小刚用磁铁接近样品,发现磁铁吸引了部分黑色固体.
步骤2:称取10.00g样品与一烧杯中,加足量水充分搅拌溶解后,过滤,将滤渣洗涤、干燥、称得其质量为7.28g.
步骤3:按如下装置,将得到的7.28g固体与足量稀硫酸反应,用电子秤称得反应前后总质量差为0.15g.

步骤4:将锥形瓶中反应后的液体过滤,并将滤渣洗涤、干燥后,称得其质量为1.20g.
【交流讨论】
(1)由步骤1得出的结论是
(2)步骤2目的是 溶解样品中氯化钠 ,检验该滤液中溶质的方法是
(3)步骤3中仪器A的名称为
小明认为0.15g差值即为H2的质量,并由此计算出样品中单质铁的质量为4.20g.
小华提出在装置的a导管处应该再连接一个盛有碱石灰的干燥管,他这样做的理由是
(4)如果步骤4中滤渣没有经过洗涤,则称得的质量1.20g(填“>”或“=”或“<”)
【教师指导】样品在稀硫酸中除了Fe、Fe2O3分别能与稀硫酸反应外,还存在反应:Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4.因此,小明用产生H2的质量计算样品中铁的质量不合理.实际上,样品中单质铁的质量应该是与酸反应消耗的铁和与Fe2(SO4)3反应消耗铁的质量总和.
【学生实验】小红将步骤3的装置进行了改进,重新称取10.00g样品进行实验,并准确测得固体与足量稀硫酸反应前后总质量差为0.14g.
【数据处理】由于反应过程较复杂,小组同学在老师的帮助下,推算出与Fe2(SO4)3反应消耗铁的质量为0.56g.
【请你参与】
(1)写出Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式.
(2)请根据以上数据,计算该样品中各成分的质量分数.
正确答案:
【交流讨论】(1)样品中含有单质的铁;(2)溶解样品中氯化钠,取少量滤液于试管中,滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀,说明溶质为氯化钠;(3)分液漏斗,减少对氢气质量的测定产生的误差;(4)>;
【请你参与】(1)Fe2O3+3H2SO4=Fe2 (SO4) 3+3H2O;(2)氯化钠的质量分数为27.2%,活性炭的质量分数为12%,铁的质量分数为44.8%,氧化铁的质量分数为16%【交流讨论】
(1)由用磁铁接近样品,发现磁铁吸引了部分黑色固体,说明了样品中含有单质的铁;
(2)将样品加足量水充分搅拌溶解,将样品中的氯化钠溶解掉了.检验该滤液中溶质的方法是取少量滤液于试管中,滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀,说明溶质为氯化钠;
(3)仪器A的名称为分液漏斗;在装置的a导管处再连接一个盛有碱石灰的干燥管,碱石灰能干燥氢气,所以,这样做的理由是:减少对氢气质量的测定产生的误差;
(4)由于滤渣表面粘附少量溶质,所以,称得的质量大于1.20g;
【请你参与】
(1)Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式是:Fe2O3+3H2SO4=Fe2 (SO4) 3+3H2O;
(2)由步骤2可知:氯化钠的质量为:10.00g﹣7.28g=2.72g,氯化钠的质量分数为:×100%=27.2%;
由步骤4可知:滤渣为活性炭,质量为:1.2g,活性炭的质量分数为:×100%=12%;
设生成0.14g氢气需要贴的质量为x
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56 2
x 0.14g

x=3.92g
样品中铁的质量分数为:×100%=44.8%;
所以,氧化铁的质量分数为:1﹣27.2%﹣12%﹣44.8%=16%
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