Question

“阳光”牌小包装“脱氧剂”成份为Fe粉、活性炭及少量NaCl、水．某校化学兴趣小组欲探究该“脱氧剂”中Fe粉和活性炭质量之比，设计并进行了如下探究过程，请你参与实验并回答有关问题．
步骤（1）取某食品包装袋中的“阳光”牌“脱氧剂”一袋，将里面的固体倒在滤纸上，仔细观察，固体为灰黑色粉末，夹杂着一些红棕色粉末．由此得出的结论为上述“脱氧剂”中的铁已部分被

 

；
步骤（2）将步骤（1）中的固体溶于水，过滤，将滤渣洗涤、干燥．该步骤的目的是

 

；
步骤（3）取步骤（2）中的滤渣，将其分为两等份，每一份质量为8.0g．将其中一份在氧气流中充分灼烧，生成的气体全部通入足量得澄清石灰水，得到干燥、纯净的沉淀20.0 g．8.0 g滤渣中活性炭的质量为

 

；
步骤（4）将步骤（3）中的另一份滤渣放入烧杯中，加入一定体积2.0mol/L的稀H₂SO₄，微热至反应完全．为保证滤渣充分溶解，加入的稀H₂SO₄的体积应大于或等于

 

mL；
步骤（5）向步骤（4）中的混合物中加入过量的氢氧化钠溶液，得到的固体经洗涤后转移到坩埚中充分加热，冷却、称量，得到6.86g固体．
结论：该“脱氧剂”中的Fe粉和活性炭质量之比为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）根据金属铁以及氧化物的颜色知识来回答；
（2）以除去“脱氧剂”中NaCl和水；
（3）根据碳元素守恒来计算；
（4）根据金属铁和酸反应消耗的硫酸的物质的量来计算，结合金属铁被氧化为氧化铁来回答；
（5）铁、氧化铁和硫酸发应生成硫酸亚铁以及硫酸铁，加入过量的氢氧化钠溶液，过滤后得固体，经洗涤后转移到坩埚中充分加热，冷却、称量，得到固体为氢氧化铁，据此来计算；

解答： 解：（1）取某食品包装袋中的“阳光”牌“脱氧剂”一袋将里面的固体倒在滤纸上，仔细观察，固体为灰黑色粉末，夹杂着一些红棕色粉末判断为氧化铁，由此得出的结论为上述“脱氧剂”中的铁已部分被氧化；在金属铁的氧化物中，只有氧化铁是红棕色的固体，所以“脱氧剂”中的红棕色物质为Fe₂O₃；
故答案为：氧化；
（2）脱氧剂”成份为Fe粉、活性炭及少量NaCl、水，将步骤（1）中的固体溶于水，过滤，将滤渣洗涤、干燥．该步骤的目的是除去NaCl；
故答案为：除去NaCl； 
（3）取步骤（2）中的滤渣，将其分为两等份，每一份质量为8.0g．将其中一份在氧气流中充分灼烧，生成的气体全部通入足量得澄清石灰水，得到干燥、纯净的沉淀20.0 g，依据脱氧剂”成份为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，依据碳元素守恒，C～CO₂～CaCO₃，得到碳物质的量为0.2mol；所以8.0g滤渣中活性炭的质量为0.2mol×12g/mol=2.4g
故答案为：2.4g；
（4）步骤（3）中的另一份滤渣中含有金属铁的质量是8.0g-2.4g=5.6g即0.1mol，加入一定体积2.0mol/L的稀H₂SO₄，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，需要硫酸的物质的量是0.1mol，需要硫酸的体积：

0.1mol

2mol/L

=50mL，但是部分金属铁已经被氧化为氧化铁，Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以试剂消耗硫酸的体积大于50mL，故答案为：50；
（5）根据实验，向金属铁以及氧化铁的混合物中加入一定体积足量的稀H₂SO₄，微热至反应完全．再加入过量的氢氧化钠溶液，过滤后会得固体氢氧化铁，经洗涤后转移到坩埚中充分加热，灼烧，冷却、称量，得到固体氧化铁质量为6.86g即为0.042875mol，则根据铁元素守恒，金属铁的物质的量为0.08575mol，所以Fe粉和活性炭质量之比=（0.08575×56）：2.4=2：1，故答案为：2：1．

点评：本题主要考查学生运用化学式进行计算的能力，解题的关键是正确分析数量关系，题目难度中等．