化学学习小组为测定“阳光”牌小包装中Fe粉和活性炭质量之比进行了以下探究:
查阅资料:“阳光”牌小包装“脱氧剂”成份为Fe粉、活性炭及少量NaCl、水.
实验步骤:
步骤一: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.
步骤二:将步骤一中的固体溶于水,过滤,将滤渣洗涤、干燥,以除去“脱氧剂”中NaCl和水;
步骤三:取步骤二中的滤渣,将其分为两等份,每一份质量为16.0g.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.
步骤四:将步骤三中的另一份滤渣放入烧杯中,加入一定体积足量的稀H2SO4,微热至反应完全.
步骤五:向步骤四的混合物中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,得到固体质量仍为16g.
请回答下列问题:
(1)由步骤一可知,上述“脱氧剂”中的红棕色物质为______(填化学式);
(2)由步骤三可知,16.0 g滤渣中活性炭的质量为______g;
(3)综上实验所知:该“脱氧剂”中未被氧化的Fe粉和活性炭质量之比为______;
(4)该“脱氧剂”中,铁已被氧化的百分率为______.
(1)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:Fe2O3;
(2)由步骤三结合碳元素守恒,得到干燥、纯净的沉淀20.0g即为碳酸钙的总质量,设碳单质的质量为x,则
C~CO2~CaCO3,
12 100
x 20g
=12 x
,100 20g
解得x=2.4g,所以16.0g滤渣中活性炭的质量为2.4g,故答案为:2.4g;
(3)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,冷却、称量,得到固体氧化铁质量为16g即为0.1mol,则根据铁元素守恒,设金属铁的物质的量为m,氧化铁的物质的量为n,
则
,m+2n=0.2mo 56m+160n=16g-2.4g
解得m=0.1mol,n=0.05mol,
则未被氧化的Fe粉的质量为0.1mol×56g/mol=5.6g,和活性炭质量之比为5.6g:2.4g=7:3,故答案为:7:3;
(4)根据氧化铁是金属铁氧化来的关系,则2Fe~Fe2O3,所以氧化生成0.05mol的氧化铁,需要0.1mol的金属铁被氧化,铁已被氧化的百分率为
×100%=50%,故答案为:50%.0.1mol 0.2mol