Question

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(dāng)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(jìn)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．NH₂ D．N₂H₄
（4）從鐵生銹條件來分析，月球上鐵制品

不易

（填“易”或“不易”）生銹，原因是：

月球上既沒有水又沒有空氣

．
（5）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）

3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂

．
②用CO還原鈦鐵礦，生成鈦和鐵的混合物，可用簡單的物理方法將兩種物質(zhì)分開

用磁鐵吸引鐵粉

．
③就實(shí)驗(yàn)操作順序的問題兩位同學(xué)出現(xiàn)了分歧．小月認(rèn)為先通一段時間CO排空，然后再點(diǎn)燃C和A中的酒精燈，小亮認(rèn)為這樣做不好，他的理由是

CO有劇毒，對空氣有污染

；
小亮認(rèn)為先點(diǎn)燃C和A中的酒精燈，然后再通CO，小月又提出反對，她的理由是

CO與容器內(nèi)空氣混合，點(diǎn)燃后可能會發(fā)生爆炸

，老師認(rèn)為他們的反對意見都有一定道理．請你幫助這兩位同學(xué)解決他們的困難，你的辦法是

先通一段時間氮?dú)猓�排盡玻璃管內(nèi)空氣，然后再點(diǎn)燃酒精燈

．
（6）在學(xué)習(xí)了金屬的性質(zhì)后，化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對“21世紀(jì)的重要金屬材料鈦和鈦合金”產(chǎn)生了興趣，他們進(jìn)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(diǎn)，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(qiáng)．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(qiáng)？
【提出假設(shè)】：

鈦的金屬活動性比鐵強(qiáng)

．
【設(shè)計實(shí)驗(yàn)】：

將鈦放入硫酸亞鐵溶液中（或?qū)㈣F和鈦分別放入稀鹽酸中；或?qū)㈣F放入鈦的化合物溶液中）

．
若鈦的活動性比鐵強(qiáng)，以上實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的現(xiàn)象是：

鈦的表面有黑色物質(zhì)生成

．
②鈦是比較活潑的金屬，為什么耐腐蝕性卻很強(qiáng)？可能的原因是：

鈦的表面易形成致密的氧化物保護(hù)膜

．
③若要比較鋁片和鈦片的硬度，你的方法是：

可以使用兩者相互刻畫，出現(xiàn)痕跡的硬度小一些

．
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”請你判斷鈦的用途（寫兩條）：

制人造骨；飛機(jī)、飛船等航空工具

．
（7）若冶煉2000t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，結(jié)果精確到0.1．）

Answer 1

分析：（1）由金屬活動性順序可知：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，則可得知：Fe＞Pb＞（H）＞Ag＞Au；故可知不與稀鹽酸反應(yīng)的金屬．
（2）He-3的核外有2個電子，相對原子質(zhì)量為3，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，不屬于金屬元素；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律的元素守恒、原子個數(shù)不變，可知肼（A）的化學(xué)式；
（4）從鐵生銹條件來分析；
（5）①利用“類比、遷移”的方法：一氧化碳與TiO₂、Fe₂O₃分別反應(yīng)，生成單質(zhì)鈦和鐵；
②用CO還原鈦鐵礦，生成鈦和鐵的混合物，用簡單的物理方法將兩種物質(zhì)分開：考慮磁鐵吸鐵性質(zhì)；
③此題主要考慮：一氧化碳的毒性，對環(huán)境的污染性；一氧化碳的可燃性，如果不純，點(diǎn)燃可能會爆炸．
（6）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(qiáng)；
②結(jié)合鋁的特點(diǎn)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．
（7）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Au、銀、鉛Pb的活動性為：Fe＞Pb＞（H）＞Ag＞Au；故從鐵、金Au、銀、鉛Pb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，剩余的固體中可能回收得到的金屬組合是Ag、Au；
（2）He-3的核外有2個電子，相對原子質(zhì)量為3，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，不屬于金屬元素；
（3）液態(tài)肼（用A表示）和過氧化氫（H₂O₂），混合時的反應(yīng)方程式為：2H₂O₂+A═N₂+4H₂O，根據(jù)質(zhì)量守恒定律的元素守恒、原子個數(shù)不變，則肼（A）的化學(xué)式為N₂H₄；
（4）因?yàn)樵虑蛏蠠o氧氣，所以從鐵生銹條件來分析，月球上鐵制品不易生銹；
（5）①由題意“利用CO來還原TiO₂、Fe₂O₃的混合物提煉單質(zhì)鈦和鐵”，可知反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，故化學(xué)方程式分別為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂或2CO+TiO₂

高溫  .

Ti+2CO₂；
②用CO還原鈦鐵礦，生成鈦和鐵的混合物，主用簡單的物理方法將兩種物質(zhì)分開：用磁鐵吸引鐵粉；
③此題主要考慮：一氧化碳的毒性，對環(huán)境的污染性；一氧化碳的可燃性，如果不純，點(diǎn)燃可能會爆炸．故小亮認(rèn)為這樣做不好，他的理由CO有劇毒，對空氣有污染；小亮認(rèn)為先點(diǎn)燃C和A中的酒精燈，然后再通CO，小月又提出反對，她的理由是CO與容器內(nèi)空氣混合，點(diǎn)燃后可能會發(fā)生爆炸；正確的方法是：先通一段時間氮?dú)�，排盡玻璃管內(nèi)空氣，然后再點(diǎn)燃酒精燈．
（6）①比較鈦與鐵的金屬活動性哪一種強(qiáng)，可以假設(shè)鈦比鐵強(qiáng)，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(shí)驗(yàn)，并推測反應(yīng)現(xiàn)象；
②鈦是比較活潑的金屬，耐腐蝕性卻很強(qiáng)的原因可能是鈦的表面易形成致密的氧化物保護(hù)膜．
③可以使用兩者相互刻畫，出現(xiàn)痕跡的硬度小一些．
“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(jī)、飛船等航空工具．
（7）設(shè)需要含F(xiàn)e₂O₃76%的上述含氧鈦鐵礦的質(zhì)量是x
3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂
     160       168
    x×76%    2000t×（1-3%） 

160

x×76%

=

112

2000t×(1-3%)

x=3646.6t
故答案為：（1）C；（2）D；（3）D；（4）不易； 月球上既沒有水又沒有空氣；
（5）①3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂；②用磁鐵吸引鐵粉；③CO有劇毒，對空氣有污染；CO與容器內(nèi)空氣混合，點(diǎn)燃后可能會發(fā)生爆炸；先通一段時間氮?dú)�，排盡玻璃管內(nèi)空氣，然后再點(diǎn)燃酒精燈．
（6）①鈦的金屬活動性比鐵強(qiáng)；將鈦放入硫酸亞鐵溶液中；鈦的表面有黑色物質(zhì)生成；②鈦的表面易形成致密的氧化物保護(hù)膜；③可以使用兩者相互刻畫，出現(xiàn)痕跡的硬度小一些；制人造骨；飛機(jī)、飛船等航空工具；
（7）需要含F(xiàn)e₂O₃76%的上述含氧鈦鐵礦的質(zhì)量是3646.6.1t；

點(diǎn)評：此題是一道多點(diǎn)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；