Question

“嫦娥一號”的成功發射，使全國人民歡欣鼓舞．請同學們閱讀下列航天技術中的化學短文并回答有關問題．材料一：2007年10月24日19時10分，“嫦娥一號”衛星發射成功．圖2是中國月球探測工程標志圖案．它以中國書法，抽象地勾勒出一輪圓月，一雙腳印踏在其上，象征著月球探測的終極夢想．整體圖形由一弧兩點巧妙形成古文“月”字，同時代表“繞”、“落”、“回”三步走戰略，此作品中國的意味十足，簡潔而明朗，體現了傳統和現代的完美結合．

材料二：人類要在月球活居住，首先離不開淡水和氧氣，而月球上既沒有水又沒有空氣．科學家發現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，將這些礦石利用CO來還原提煉單質鈦和鐵，若用氫氣還原，可以得到淡水．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、鉛等多種金屬礦物顆粒．若從鐵、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，然后過濾，剩余的固體中可能回收得到的金屬組合是______
A、Fe、Pb　　B、Au、Fe　　C、Ag、Au　D、Pb、Ag
②據科學家預測，月球的土壤中吸附著百萬噸的氦（He-3），其原子核中質子數為2、中子數為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．下列關于氦（He-3）元素的說法正確的是______
A、原子核外電子數為3　 B、相對原子質量為2
C、原子結構示意圖為D、原子結構示意圖為
③“嫦娥一號”發射的火箭推進器中裝有液態肼（用A表示）和過氧化氫（H₂O₂），它們混合時的反應方程式為：2H₂O₂+A═N₂+4H₂O，則肼（A）的化學式為______
A、N₂H₂　　　　B、N₂H₄O₂　　C、NH₂D、N₂H₄
④從鐵生銹條件來分析，月球上鐵制品______（填“易”或“不易”）生銹，原因是：______．
⑤現利用CO來還原TiO₂、Fe₂O₃的混合物提煉單質鈦和鐵，裝置如圖2所示，試回答：
（1）寫出A中發生反應化學方程式（任意一個）______．
（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分開______．
（3）就實驗操作順序的問題兩位同學出現了分歧．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______；
小亮認為先點燃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______．老師認為他們的反對意見都有一定道理．請你幫助這兩位同學解決他們的困難，你的辦法是______．

Answer 1

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，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液態肼（用A表示）和過氧化氫（H₂O₂），混合時的反應方程式為：2H₂O₂+A═N₂+4H₂O，根據質量守恒定律的元素守恒、原子個數不變，則肼（A）的化學式為N₂H₄；
③He-3的核外有2個電子，相對原子質量為3，原子結構示意圖為，不屬于金屬元素；
④因為月球上無氧氣，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的混合物提煉單質鈦和鐵”，可知反應物、生成物、反應條件，故化學方程式分別為：4CO+Fe₃O₄3Fe+4CO₂或2CO+TiO₂Ti+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，對環境的污染性；一氧化碳的可燃性，如果不純，點燃可能會爆炸．故小亮認為這樣做不好，他的理由CO有劇毒，對空氣有污染；小亮認為先點燃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與容器內空氣混合，點燃后可能會發生爆炸；正確的方法是：先通一段時間氮氣，排盡玻璃管內空氣，然后再點燃酒精燈．
故答案為：①C②D③D④不易 月球上既沒有水又沒有空氣
⑤（1）4CO+Fe₃O₄3Fe+4CO₂或2CO+TiO₂Ti+2CO₂
（2）用磁鐵吸引鐵粉
（3）CO有劇毒，對空氣有污染；CO與容器內空氣混合，點燃后可能會發生爆炸；
先通一段時間氮氣，排盡玻璃管內空氣，然后再點燃酒精燈．
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的金屬．
②根據質量守恒定律的元素守恒、原子個數不變，可知肼（A）的化學式；
③He-3的核外有2個電子，相對原子質量為3，原子結構示意圖為，不屬于金屬元素；
④從鐵生銹條件來分析：水分、氧氣（或空氣）；
⑤（1）利用“類比、遷移”的方法：一氧化碳與TiO₂、Fe₂O₃分別反應，生成單質鈦和鐵；
（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分開：考慮磁鐵吸鐵性質；
（3）此題主要考慮：一氧化碳的毒性，對環境的污染性；一氧化碳的可燃性，如果不純，點燃可能會爆炸．
點評：由于一氧化碳既具有可燃性能與空氣混合時點燃可能出現爆炸且有毒直接排放會造成污染，在使用一氧化碳氣體時，要充分注意到這兩個方面．