Question

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(fā)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

 

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Ⅱ、MnO₂是一種重要的無機功能材料，工業(yè)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

 

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（2）已知溶液B的溶質之一可循環(huán)用于上述生產，此物質的名稱是

 

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Ⅲ、利用黃銅礦煉銅產生的爐渣（含F(xiàn)e₂O₃、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(jù)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

 

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（2）設計實驗證明爐渣中含有FeO

 

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（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(fā)生反應的化學方程式：

 

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Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：

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，還有氫離子產生；
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(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變化5價，即從+5價降低到0價，因此還原產物是氯氣；（2）氯氣與熱的氫氧化鈉溶液反應生成氯酸鈉、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(jù)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；
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．

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，還有氫離子產生，因此TiO²⁺發(fā)生水解的離子方程式為TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺，故答案為：TiO²⁺+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(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^-+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生成氯酸鈉、氯化鈉和水，因此可以循環(huán)的物質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，且不會引入新的雜質，故答案為：氧化亞鐵離子；
（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，
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(jù)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．
故答案為：33.6；
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↑，故答案為：5Fe+16HNO₃=2Fe（NO₃）₃+3Fe（NO₃）₂+8H₂O+4NO↑．

點評：本題考查內容較多，設計鹽類水解、離子方程式的書寫、制備實驗方案的設計等知識，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高考常見題型，注意相關知識的學習與積累，難度不大．