Question

“陽光”牌小包裝“脫氧劑”成份為Fe粉、活性炭及少量NaCl、水．某校化學(xué)興趣小組欲探究該“脫氧劑”中Fe粉和活性炭質(zhì)量之比，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如下探究過程，請你參與實(shí)驗(yàn)并回答有關(guān)問題．
步驟（1）取某食品包裝袋中的“陽光”牌“脫氧劑”一袋，將里面的固體倒在濾紙上，仔細(xì)觀察，固體為灰黑色粉末，夾雜著一些紅棕色粉末．由此得出的結(jié)論為上述“脫氧劑”中的鐵已部分被

 

；
步驟（2）將步驟（1）中的固體溶于水，過濾，將濾渣洗滌、干燥．該步驟的目的是

 

；
步驟（3）取步驟（2）中的濾渣，將其分為兩等份，每一份質(zhì)量為8.0g．將其中一份在氧氣流中充分灼燒，生成的氣體全部通入足量得澄清石灰水，得到干燥、純凈的沉淀20.0 g．8.0 g濾渣中活性炭的質(zhì)量為

 

；
步驟（4）將步驟（3）中的另一份濾渣放入燒杯中，加入一定體積2.0mol/L的稀H₂SO₄，微熱至反應(yīng)完全．為保證濾渣充分溶解，加入的稀H₂SO₄的體積應(yīng)大于或等于

 

mL；
步驟（5）向步驟（4）中的混合物中加入過量的氫氧化鈉溶液，得到的固體經(jīng)洗滌后轉(zhuǎn)移到坩堝中充分加熱，冷卻、稱量，得到6.86g固體．
結(jié)論：該“脫氧劑”中的Fe粉和活性炭質(zhì)量之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）根據(jù)金屬鐵以及氧化物的顏色知識來回答；
（2）以除去“脫氧劑”中NaCl和水；
（3）根據(jù)碳元素守恒來計(jì)算；
（4）根據(jù)金屬鐵和酸反應(yīng)消耗的硫酸的物質(zhì)的量來計(jì)算，結(jié)合金屬鐵被氧化為氧化鐵來回答；
（5）鐵、氧化鐵和硫酸發(fā)應(yīng)生成硫酸亞鐵以及硫酸鐵，加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾后得固體，經(jīng)洗滌后轉(zhuǎn)移到坩堝中充分加熱，冷卻、稱量，得到固體為氫氧化鐵，據(jù)此來計(jì)算；

解答： 解：（1）取某食品包裝袋中的“陽光”牌“脫氧劑”一袋將里面的固體倒在濾紙上，仔細(xì)觀察，固體為灰黑色粉末，夾雜著一些紅棕色粉末判斷為氧化鐵，由此得出的結(jié)論為上述“脫氧劑”中的鐵已部分被氧化；在金屬鐵的氧化物中，只有氧化鐵是紅棕色的固體，所以“脫氧劑”中的紅棕色物質(zhì)為Fe₂O₃；
故答案為：氧化；
（2）脫氧劑”成份為Fe粉、活性炭及少量NaCl、水，將步驟（1）中的固體溶于水，過濾，將濾渣洗滌、干燥．該步驟的目的是除去NaCl；
故答案為：除去NaCl； 
（3）取步驟（2）中的濾渣，將其分為兩等份，每一份質(zhì)量為8.0g．將其中一份在氧氣流中充分灼燒，生成的氣體全部通入足量得澄清石灰水，得到干燥、純凈的沉淀20.0 g，依據(jù)脫氧劑”成份為Fe粉、活性炭及少量NaCl、水，分析可知，生成二氧化碳的只有活性炭，依據(jù)碳元素守恒，C～CO₂～CaCO₃，得到碳物質(zhì)的量為0.2mol；所以8.0g濾渣中活性炭的質(zhì)量為0.2mol×12g/mol=2.4g
故答案為：2.4g；
（4）步驟（3）中的另一份濾渣中含有金屬鐵的質(zhì)量是8.0g-2.4g=5.6g即0.1mol，加入一定體積2.0mol/L的稀H₂SO₄，F(xiàn)e+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，需要硫酸的物質(zhì)的量是0.1mol，需要硫酸的體積：

0.1mol

2mol/L

=50mL，但是部分金屬鐵已經(jīng)被氧化為氧化鐵，F(xiàn)e₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以試劑消耗硫酸的體積大于50mL，故答案為：50；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)，向金屬鐵以及氧化鐵的混合物中加入一定體積足量的稀H₂SO₄，微熱至反應(yīng)完全．再加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾后會得固體氫氧化鐵，經(jīng)洗滌后轉(zhuǎn)移到坩堝中充分加熱，灼燒，冷卻、稱量，得到固體氧化鐵質(zhì)量為6.86g即為0.042875mol，則根據(jù)鐵元素守恒，金屬鐵的物質(zhì)的量為0.08575mol，所以Fe粉和活性炭質(zhì)量之比=（0.08575×56）：2.4=2：1，故答案為：2：1．

點(diǎn)評：本題主要考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)式進(jìn)行計(jì)算的能力，解題的關(guān)鍵是正確分析數(shù)量關(guān)系，題目難度中等．