Question

16．2013年6月，我國(guó)“蛟龍”號(hào)再次刷新“中國(guó)深度”--下潛7062米，為我國(guó)深海礦物資源的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)．海洋深處有豐富的錳結(jié)核礦，錳結(jié)核的主要成分是MnO₂，同時(shí)還含有黃銅礦．
Ⅰ、“蛟龍”號(hào)外殼是用特殊的鈦合金材料制成，它可以在7000m的深海中承受重壓，Ti是以鈦白粉（TiO₂）為原料進(jìn)行生產(chǎn)，鈦白粉是利用TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅燒沉淀制得的．TiO²⁺發(fā)生水解的離子方程式為T(mén)iO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺．
Ⅱ、MnO₂是一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，工業(yè)上從錳結(jié)核中制取純凈的MnO₂工藝流程如圖所示：

（1）步驟Ⅱ中以NaClO₃為氧化劑，當(dāng)生成0.05molMnO₂時(shí)，消耗0.1mol/L的NaClO₃溶液200ml，該反應(yīng)離子方程式為2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+8H⁺+Cl₂↑．
（2）已知溶液B的溶質(zhì)之一可循環(huán)用于上述生產(chǎn)，此物質(zhì)的名稱是氯酸鈉．
Ⅲ、利用黃銅礦煉銅產(chǎn)生的爐渣（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃等）可制備Fe₂O₃，方法為：
（A）用過(guò)量的稀鹽酸浸取爐渣、過(guò)濾；
（B）向?yàn)V液中加入5%的H₂O₂，再向其中加入過(guò)量的NaOH溶液，過(guò)濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得到Fe₂O₃                                
根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：
（1）（B）中向?yàn)V液中加入5%的H₂O₂，其目的是氧化亞鐵離子．
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明爐渣中含有FeO取爐渣少許，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO₄溶液褪色．
（3）將煅燒得到的Fe₂O₃還原為Fe單質(zhì)，再將質(zhì)量為m g的Fe單質(zhì)分成相等的四份，分別與50mL、100mL、150mL、200mL的等濃度的稀硝酸反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物NO在標(biāo)況下的體積見(jiàn)附表：

實(shí)驗(yàn)	①	②	③	④
V（HNO3）/mL	50	100	150	200
V（NO）/L	1.344	2.688	3.36	3.36

則：①m=33.6g  ②寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)②發(fā)生反應(yīng)后溶液中Fe²⁺與Fe³⁺物質(zhì)的量之比為：3：2．

Answer 1

分析 Ⅰ、TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，則根據(jù)原子守恒可知，還有氫離子產(chǎn)生；
Ⅱ、（1）0.1mol/L的NaClO₃溶液200ml的物質(zhì)的量是0.02mol，當(dāng)生成0.05molMnO₂時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.05mol×（4-2）=0.1mol，根據(jù)電子得失守恒可知0.02mol氯酸鈉得到0.1mol電子，因此氯元素的化合價(jià)變化5價(jià)，即從+5價(jià)降低到0價(jià)，因此還原產(chǎn)物是氯氣；（2）氯氣與熱的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯酸鈉、氯化鈉和水；
Ⅲ、（1）雙氧水有氧化性將亞鐵離子氧化為鐵離子；
（2）亞鐵離子具有還原性；
（3）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知實(shí)驗(yàn)③后硝酸是過(guò)量的，則鐵與足量稀硝酸反應(yīng)最多生成3.36LNO，NO的物質(zhì)的量是0.15mol，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.15mol×（5-2）=0.45mol，因此根據(jù)電子得失守恒可知消耗鐵的物質(zhì)的量是$\frac{0.45mol}{3}$=0.15mol，因此原鐵的物質(zhì)的量是0.15mol×4=0.6mol；
②實(shí)驗(yàn)②中產(chǎn)生NO的物質(zhì)的量是$\frac{2.688L}{22.4L/mol}$=0.12mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.36mol．設(shè)生成硝酸鐵和硝酸亞鐵的物質(zhì)的量是xmol和ymol，則x+y=0.15、3x+2y=0.36，解得x=0.06、y=0.09，即硝酸鐵與硝酸亞鐵的物質(zhì)的量之比是2：3；

解答 解：Ⅰ、TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，則根據(jù)原子守恒可知，還有氫離子產(chǎn)生，因此TiO²⁺發(fā)生水解的離子方程式為T(mén)iO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺，
故答案為：TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺；
Ⅱ、（1）0.1mol/L的NaClO₃溶液200ml的物質(zhì)的量是0.02mol，當(dāng)生成0.05molMnO₂時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.05mol×（4-2）=0.1mol，根據(jù)電子得失守恒可知0.02mol氯酸鈉得到0.1mol電子，因此氯元素的化合價(jià)變化5價(jià)，即從+5價(jià)降低到0價(jià)，因此還原產(chǎn)物是氯氣，所以該反應(yīng)離子方程式為2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+8H⁺+Cl₂↑，
故答案為：2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+8H⁺+Cl₂↑；
（2）氯氣與熱的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯酸鈉、氯化鈉和水，因此可以循環(huán)的物質(zhì)B是氯酸鈉，
故答案為：氯酸鈉；
Ⅲ、（1）濾液中含有亞鐵離子，雙氧水有氧化性將亞鐵離子氧化為鐵離子，且不會(huì)引入新的雜質(zhì)，
故答案為：氧化亞鐵離子；
（2）亞鐵離子具有還原性，因此檢驗(yàn)爐渣中含有FeO的實(shí)驗(yàn)方法是取爐渣少許，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO₄溶液褪色，
故答案為：取爐渣少許，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO₄溶液褪色；
（3）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知實(shí)驗(yàn)③后硝酸是過(guò)量的，則鐵與足量稀硝酸反應(yīng)最多生成3.36LNO，NO的物質(zhì)的量是$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.15mol×（5-2）=0.45mol，因此根據(jù)電子得失守恒可知消耗鐵的物質(zhì)的量是$\frac{0.45mol}{3}$=0.15mol，因此原鐵的物質(zhì)的量是0.15mol×4=0.6mol，質(zhì)量是0.6mol×56g/mol=33.6g．
故答案為：33.6；
②實(shí)驗(yàn)②中產(chǎn)生NO的物質(zhì)的量是$\frac{2.688L}{22.4L/mol}$=0.12mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.36mol．設(shè)生成硝酸鐵和硝酸亞鐵的物質(zhì)的量是xmol和ymol，則
x+y=0.15
3x+2y=0.36
解得x=0.06、y=0.09，
即硝酸鐵與硝酸亞鐵的物質(zhì)的量之比是2：3，所以溶液中Fe²⁺與Fe³⁺物質(zhì)的量之比為3：2，
故答案為：3：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查內(nèi)容較多，設(shè)計(jì)鹽類水解、離子方程式的書(shū)寫(xiě)、制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高考常�?jiàn)題型，注意相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)與積累，難度不大．