Question

（14分）2013年6月，我國“蛟龍”號再次刷新“中國深度”——下潛7062米，為我國深海礦物資源的開發奠定了基礎。海洋深處有豐富的錳結核礦，錳結核的主要成分是MnO₂，同時還含有黃銅礦。
Ⅰ、“蛟龍”號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）為原料進行生產，鈦白粉是利用TiO^2＋發生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅燒沉淀制得的。TiO^2＋發生水解的離子方程式為____________________________。
Ⅱ、MnO₂是一種重要的無機功能材料，工業上從錳結核中制取純凈的MnO₂工藝流程如下圖所示：

（1）步驟Ⅱ中以NaClO₃為氧化劑，當生成0.05molMnO₂時，消耗0.1mol/L的NaClO₃溶液200ml，該反應離子方程式為_______________________________。
（2）已知溶液B的溶質之一可循環用于上述生產，此物質的名稱是____________。
Ⅲ、利用黃銅礦煉銅產生的爐渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃等）可制備Fe₂O₃，方法為：
（A）用過量的稀鹽酸浸取爐渣、過濾；（B）向濾液中加入5％的H₂O₂，再向其中加入過量的NaOH溶液，過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得到Fe₂O₃。根據以上信息回答下列問題：
（1）（B）中向濾液中加入5%的H₂O₂，其目的是_________________________________。
（2）設計實驗證明爐渣中含有FeO___________________________________________。
（3）將煅燒得到的Fe₂O₃還原為Fe單質，再將質量為m g的Fe單質分成相等的四份，分別與50mL、100mL、150mL、200mL的等濃度的稀硝酸反應，反應產物NO在標況下的體積見附表：

實驗	①	②	③	④
V(HNO3)/ml	50	100	150	200
V(NO)/L	1.344	2.688	3.36	3.36

則：①m＝________g。
②寫出實驗②發生反應的化學方程式：_____________________________。

Answer 1

Ⅰ、TiO^2＋＋2H₂O＝H₂TiO₃↓＋2H^＋
Ⅱ、（1）2ClO₃^－＋5Mn^2＋＋4H₂O＝5MnO₂＋8H^＋＋Cl₂↑（2）氯酸鈉
Ⅲ、（1）氧化亞鐵離子 （2）取爐渣少許，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO₄溶液褪色（答案合理即可）
（3）①33.6 ②5Fe＋16HNO₃＝2Fe(NO₃)₃＋3Fe(NO₃)₂＋8H₂O＋4NO↑（分步且正確的書寫也可給分）

試題分析：Ⅰ、TiO^2＋發生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，則根據原子守恒可知，還有氫離子產生，因此TiO^2＋發生水解的離子方程式為TiO^2＋＋2H₂O＝H₂TiO₃↓＋2H^＋。
Ⅱ、（1）0.1mol/L的NaClO₃溶液200ml的物質的量是0.02mol，當生成0.05molMnO₂時，轉移電子的物質的量是0.05mol×（4－2）＝0.1mol，根據電子得失守恒可知0.02mol氯酸鈉得到0.1mol電子，因此氯元素的化合價變化5價，即從＋5價降低到0價，因此還原產物是氯氣，所以該反應離子方程式為2ClO₃^－＋5Mn^2＋＋4H₂O＝5MnO₂＋8H^＋＋Cl₂↑。
（2）氯氣與熱的氫氧化鈉溶液反應生成氯酸鈉、氯化鈉和水，因此可以循環的物質B是氯酸鈉。
Ⅲ、（1）濾液中含有亞鐵離子，必須濾液雙氧水的氧化性將亞鐵離子氧化為鐵離子，且不會引入新的雜質。
（2）亞鐵離子具有還原性，因此檢驗爐渣中含有FeO的實驗方法是取爐渣少許，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO₄溶液褪色。
（3）①根據表中數據可知實驗③后硝酸是過量的，則鐵與足量稀硝酸反應最多生成3.36LNO，NO的物質的量是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，反應中轉移電子的物質的量是0.15mol×（5－2）＝0.45mol，因此根據電子得失守恒可知消耗鐵的物質的量是1.45mol÷3＝0.15mol，因此原鐵的物質的量是0.15mol×4＝0.6mol，質量是0.6mol×56g/mol＝33.6g。
②實驗②中產生NO的物質的量是2.688L÷22.4L/mol＝0.12mol，轉移電子的物質的量是0.36mol。設生成硝酸鐵和硝酸亞鐵的物質的量是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的量之比是2:3，所以反應的化學方程式為5Fe＋16HNO₃＝2Fe(NO₃)₃＋3Fe(NO₃)₂＋8H₂O＋4NO↑。