Question

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______，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．

Answer

【交流讨论】
（1）根据单质的铁能被磁铁吸附分析；
（2）根据氯化钠能溶于水，铁粉、活性炭不易溶于水，可通过加水溶解掉氯化钠，根据氯离子的检验方法分析溶质的检验；
（3）熟悉常见仪器的名称及用途，根据碱石灰能吸收水分进行分析；
（4）根据滤渣表面粘附少量溶质分析；
【请你参与】
（1）根据反应物、生成物及反应条件写出反应的方程式；
（2）根据步骤2中溶解前后的质量差可知氯化钠的质量并能求出氯化钠的质量分数；根据步骤4中滤渣为活性炭及质量求出活性炭的质量分数；根据生成的氢气的质量为可求出与硫酸反应的铁的质量，再结合与Fe2（SO4）3反应消耗铁的质量，可求出铁的质量分数，最后剩余的是氧化铁，可知氧化铁的质量分数．
【解析】
【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：防止氢气排出时带出一部分水，使得氢气质量增加，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氢气需要铁的质量为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%．
故答为：
【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，防止氢气排出时带出一部分水，使得氢气质量增加，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%．