Question

2．材料：人類要在月球居住，首先離不開淡水和氧氣，而月球上既沒有水又沒有空氣．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)月球的沙土中含有豐富的含氧鈦鐵礦，成分為TiO₂、Fe₂O₃的混合物，若將這些礦石利用CO來還原可以提煉單質(zhì)鈦和鐵，若用氫氣還原，可以得到淡水．若將這些礦石通電，還可以從中分離出氧氣．
（1）月球土壤中存在天然的鐵、金、銀、等多種金屬礦物顆粒．若從鐵、金（Au）、銀混合金屬中回收某些金屬，將混合金屬放入足量的鹽酸中充分反應(yīng)，然后過濾，剩余的固體中可以回收得到的金屬組合是C
A．Fe    B．Au、Fe    C．Ag、Au     D．Fe、Ag
（2）據(jù)科學(xué)家預(yù)測，月球的土壤中吸附著百萬噸的氦（He-3），其原子核中質(zhì)子數(shù)為2、中子數(shù)為1，每百噸氦（He-3）核聚變所釋放的能量相當于目前人類一年消耗的能量．下列關(guān)于氦（He-3）元素的說法正確的是D
A．原子核外電子數(shù)為3
B．相對原子質(zhì)量為2
C．原子結(jié)構(gòu)示意圖為
D．原子結(jié)構(gòu)示意圖為
（3）“嫦娥一號”發(fā)射的火箭推進器中裝有液態(tài)肼（用A表示）和過氧化氫（H₂O₂），它們混合時的反應(yīng)方程式為：2H₂O₂+A═N₂+4H₂O，則肼（A）的化學(xué)式為D
A．N₂H₂        B．N₂H₄O₂      C．NH₂D．N₂H₄
（4）現(xiàn)利用CO來還原TiO₂、Fe₂O₃的混合物提煉單質(zhì)鈦和鐵，裝置如圖所示，試回答：
①寫出A中發(fā)生反應(yīng)化學(xué)方程式（任意一個）2CO+TiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2CO₂（或3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe）．
  ②用CO還原鈦鐵礦，生成鈦和鐵的混合物，可用什么簡單的物理方法將兩種物質(zhì)分開用磁鐵吸引．
③就操作順序問題兩位同學(xué)出現(xiàn)了分歧．小亮認為先點燃C和A中的酒精燈，然后再通CO，小月提出反對，她的理由是CO與玻璃管內(nèi)空氣混合加熱可能爆炸．
（5）在學(xué)習(xí)了金屬的性質(zhì)后，化學(xué)實驗小組同學(xué)對“21世紀的重要金屬材料鈦和鈦合金”產(chǎn)生了興趣，他們進行了如下探究，并請你一同參與．
查閱資料：
A．鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的質(zhì)量只有同體積鋼鐵的一半，鈦的密度雖然比鋁稍大一點，可它的硬度卻比鋁大兩倍．
B．鈦屬于化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，但在常溫下鈦的抗腐蝕性很強．即使把鈦放在海水中數(shù)年，取出后仍光亮如初．
C．鈦合金與人體具有很好的“相容性”，在人體內(nèi)能抵抗分泌物的腐蝕且無毒．
活動與探究：
①鈦與鐵的金屬活動性哪一種強？
【提出假設(shè)】：鈦的金屬活動性比鐵強．
【設(shè)計實驗】：把鈦放入硫酸亞鐵溶液中觀察．
若鈦的活動性比鐵強，以上實驗出現(xiàn)的現(xiàn)象是：鈦表面生成黑色物質(zhì)，溶液由淺綠色變?yōu)闊o色．
②鈦是比較活潑的金屬，為什么耐腐蝕性卻很強？可能的原因是：常溫下鈦與空氣中氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化膜．
③若要比較鋁片和鈦片的硬度，你的方法是：相互刻畫．
思考與應(yīng)用：
“物質(zhì)的性質(zhì)在一定程度上決定著它的用途”請你根據(jù)資料C判斷鈦的用途：作人造骨．
（6）若冶煉2310t含雜質(zhì)3%的生鐵，需要含F(xiàn)e₂O₃76%的上述含氧鈦鐵礦的質(zhì)量是多少？（請寫出計算過程，保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)金屬活動性順序表的應(yīng)用分析．在金屬活動性順序表中，位于氫前面的金屬能與酸反應(yīng)；
（2）根據(jù)原子的相關(guān)知識進行解答給題目，主要要用到的知識點：①原子結(jié)構(gòu)示意圖是表示原子核電荷數(shù)和電子層排布的圖示形式②原子結(jié)構(gòu)示意圖分層排布規(guī)律：第一層最多2個電子，第二層最多8個電子③在原子中，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)④相對原子質(zhì)量≈質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)，據(jù)此分析即可．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以判斷物質(zhì)的化學(xué)式；
（4）①根據(jù)一氧化碳還原TiO₂、Fe₂O₃的反應(yīng)寫出反應(yīng)的方程式；
②根據(jù)鐵能被磁鐵吸附分析回答；
③根據(jù)一氧化碳有毒能污染空氣分析．
（5）①比較兩種金屬的活動性，可以假設(shè)一種比另一種活動性強；
②根據(jù)鈦的性質(zhì)分析考慮；
③根據(jù)提供的信息，可以比較鈦和鋁的活動性，然后根據(jù)性質(zhì)推斷用途．
（6）依據(jù)不純物質(zhì)的化學(xué)方程式有關(guān)計算分析解答．

解答 解：（1）由金屬活動性順序可知，題目中鐵、金、銀的活動性為：Fe＞（H）＞Ag＞Au；若將混合金屬放入足量的鹽酸中充分反應(yīng)，然后過濾，剩余的固體中可以回收得到的金屬組合是Ag、Au；
（2）A、因為He-3原子核內(nèi)含有2個質(zhì)子，帶兩個單位正電荷，由核外電子數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)可得，核外電子數(shù)應(yīng)為2，故A錯誤．
B、因為其相對原子質(zhì)量≈質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)=1+2=3；故B錯誤；
C、核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2的He元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖圓圈中質(zhì)子數(shù)的數(shù)值應(yīng)為2，故C錯誤．
D、原子結(jié)構(gòu)為核內(nèi)2個質(zhì)子，核外2個電子，該結(jié)構(gòu)示意圖符合該特點且核外電子排布正確，故D正確．
故選D．
（3）由反應(yīng)2H₂O₂+A═N₂+4H₂O可知，反應(yīng)后有氫原子：8個，氧原子：4個，氮原子：2個，由質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后原子的種類及數(shù)目可推出：A中有氫原子個數(shù)為：8-4=4個，氮原子個數(shù)為：2-0=2個，故A的化學(xué)式應(yīng)為：N₂H₄；
（4）①在加熱的條件下，一氧化碳能將二氧化鈦、氧化鐵還原為鈦、鐵，反應(yīng)的方程式是：2CO+TiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2CO₂3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
②由于鐵能被磁鐵吸附，所以可用磁鐵吸附將生成的鈦和鐵分開；
③在一氧化碳還原氧化物時，小月認為先通一段時間CO排空，然后再點燃C和A中的酒精燈，小亮認為這樣做不好，他的理由是：會有CO擴散到空氣中造成空氣污染．
（5）①比較鈦與鐵的金屬活動性哪一種強，可以假設(shè)鈦比鐵強，根據(jù)排在前面的金屬能把后面的金屬從其鹽溶液中置換出來設(shè)計實驗，并推測反應(yīng)現(xiàn)象．所以：
【提出假設(shè)】：鈦的金屬活動性比鐵強．
【設(shè)計實驗】：把鈦放入硫酸亞鐵溶液中觀察．
若鈦的活動性比鐵強，以上實驗出現(xiàn)的現(xiàn)象是：鈦表面生成黑色物質(zhì)，溶液由淺綠色變?yōu)闊o色．
②鈦是比較活潑的金屬，耐腐蝕性卻很強的原因可能是鈦的表面易形成致密的氧化物保護膜．
③若要比較鋁片和鈦片的硬度，方法是：相互刻．
“物質(zhì)的性質(zhì)在一定程度上決定著它的用途”，鈦具有“親生物”性，在人體內(nèi)能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，可以制人造骨； 密度小，硬度大，可以用于飛機、飛船等航空工具．
（6）設(shè)需含氧化鐵76%的上述含氧鈦鐵礦的質(zhì)量為x  
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
         160              112
       76%x          2310t（1-3%） 
$\frac{160}{112}=\frac{76%x}{2310t（1-3%）}$     解得：x≈4211.8t 
故答為：（1）C； （2）D； （3）D；高
（4）①2CO+TiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2CO₂（或3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe）；②用磁鐵吸引；
③CO與玻璃管內(nèi)空氣混合加熱可能爆炸  
（5）①【提出假設(shè)】：鈦的金屬活動性比鐵強．
【設(shè)計實驗】：把鈦放入硫酸亞鐵溶液中觀察．
現(xiàn)象是：鈦表面生成黑色物質(zhì)，溶液由淺綠色變?yōu)闊o色．
②常溫下鈦與空氣中氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化膜．
③方法是：相互刻畫．用途是  作人造骨．
（6）需要含氧化鐵76%的上述含氧鈦鐵礦4211.8噸

點評 此題是一道多點知識考查題，解題的關(guān)鍵是掌握有關(guān)金屬的活動性順序的應(yīng)用以及金屬冶煉的有關(guān)知識；