题目内容
2．
材料：人类要在月球居住，首先离不开淡水和氧气，而月球上既没有水又没有空气．科学家发现月球的沙土中含有丰富的含氧钛铁矿，成分为TiO2、Fe2O3的混合物，若将这些矿石利用CO来还原可以提炼单质钛和铁，若用氢气还原，可以得到淡水．若将这些矿石通电，还可以从中分离出氧气．（1）月球土壤中存在天然的铁、金、银、等多种金属矿物颗粒．若从铁、金（Au）、银混合金属中回收某些金属，将混合金属放入足量的盐酸中充分反应，然后过滤，剩余的固体中可以回收得到的金属组合是C
A．Fe B．Au、Fe C．Ag、Au D．Fe、Ag
（2）据科学家预测，月球的土壤中吸附着百万吨的氦（He-3），其原子核中质子数为2、中子数为1，每百吨氦（He-3）核聚变所释放的能量相当于目前人类一年消耗的能量．下列关于氦（He-3）元素的说法正确的是D
A．原子核外电子数为3
B．相对原子质量为2
C．原子结构示意图为
D．原子结构示意图为
（3）“嫦娥一号”发射的火箭推进器中装有液态肼（用A表示）和过氧化氢（H2O2），它们混合时的反应方程式为：2H2O2+A═N2+4H2O，则肼（A）的化学式为D
A．N2H2 B．N2H4O2 C．NH2D．N2H4
（4）现利用CO来还原TiO2、Fe2O3的混合物提炼单质钛和铁，装置如图所示，试回答：
①写出A中发生反应化学方程式（任意一个）2CO+TiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2CO2（或3CO+Fe2O3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO2+2Fe）．
②用CO还原钛铁矿，生成钛和铁的混合物，可用什么简单的物理方法将两种物质分开用磁铁吸引．
③就操作顺序问题两位同学出现了分歧．小亮认为先点燃C和A中的酒精灯，然后再通CO，小月提出反对，她的理由是CO与玻璃管内空气混合加热可能爆炸．
（5）在学习了金属的性质后，化学实验小组同学对“21世纪的重要金属材料钛和钛合金”产生了兴趣，他们进行了如下探究，并请你一同参与．
查阅资料：
A．钛的硬度与钢铁差不多，而它的质量只有同体积钢铁的一半，钛的密度虽然比铝稍大一点，可它的硬度却比铝大两倍．
B．钛属于化学性质比较活泼的金属，但在常温下钛的抗腐蚀性很强．即使把钛放在海水中数年，取出后仍光亮如初．
C．钛合金与人体具有很好的“相容性”，在人体内能抵抗分泌物的腐蚀且无毒．
活动与探究：
①钛与铁的金属活动性哪一种强？
【提出假设】：钛的金属活动性比铁强．
【设计实验】：把钛放入硫酸亚铁溶液中观察．
若钛的活动性比铁强，以上实验出现的现象是：钛表面生成黑色物质，溶液由浅绿色变为无色．
②钛是比较活泼的金属，为什么耐腐蚀性却很强？可能的原因是：常温下钛与空气中氧气反应生成一层致密的氧化膜．
③若要比较铝片和钛片的硬度，你的方法是：相互刻画．
思考与应用：
“物质的性质在一定程度上决定着它的用途”请你根据资料C判断钛的用途：作人造骨．
（6）若冶炼2310t含杂质3%的生铁，需要含Fe2O376%的上述含氧钛铁矿的质量是多少？（请写出计算过程，保留一位小数）
分析 （1）根据金属活动性顺序表的应用分析．在金属活动性顺序表中，位于氢前面的金属能与酸反应；
（2）根据原子的相关知识进行解答给题目，主要要用到的知识点：①原子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式②原子结构示意图分层排布规律：第一层最多2个电子，第二层最多8个电子③在原子中，核内质子数=核外电子数④相对原子质量≈质子数+中子数，据此分析即可．
（3）根据质量守恒定律可以判断物质的化学式；
（4）①根据一氧化碳还原TiO2、Fe2O3的反应写出反应的方程式；
②根据铁能被磁铁吸附分析回答；
③根据一氧化碳有毒能污染空气分析．
（5）①比较两种金属的活动性，可以假设一种比另一种活动性强；
②根据钛的性质分析考虑；
③根据提供的信息，可以比较钛和铝的活动性，然后根据性质推断用途．
（6）依据不纯物质的化学方程式有关计算分析解答．
解答 解：（1）由金属活动性顺序可知，题目中铁、金、银的活动性为：Fe＞（H）＞Ag＞Au；若将混合金属放入足量的盐酸中充分反应，然后过滤，剩余的固体中可以回收得到的金属组合是Ag、Au；
（2）A、因为He-3原子核内含有2个质子，带两个单位正电荷，由核外电子数=核内质子数可得，核外电子数应为2，故A错误．
B、因为其相对原子质量≈质子数+中子数=1+2=3；故B错误；
C、核内质子数为2的He元素的原子结构示意图圆圈中质子数的数值应为2，故C错误．
D、原子结构为核内2个质子，核外2个电子，该结构示意图符合该特点且核外电子排布正确，故D正确．
故选D．
（3）由反应2H2O2+A═N2+4H2O可知，反应后有氢原子：8个，氧原子：4个，氮原子：2个，由质量守恒定律反应前后原子的种类及数目可推出：A中有氢原子个数为：8-4=4个，氮原子个数为：2-0=2个，故A的化学式应为：N2H4；
（4）①在加热的条件下，一氧化碳能将二氧化钛、氧化铁还原为钛、铁，反应的方程式是：2CO+TiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2CO23CO+Fe2O3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO2+2Fe；
②由于铁能被磁铁吸附，所以可用磁铁吸附将生成的钛和铁分开；
③在一氧化碳还原氧化物时，小月认为先通一段时间CO排空，然后再点燃C和A中的酒精灯，小亮认为这样做不好，他的理由是：会有CO扩散到空气中造成空气污染．
（5）①比较钛与铁的金属活动性哪一种强，可以假设钛比铁强，根据排在前面的金属能把后面的金属从其盐溶液中置换出来设计实验，并推测反应现象．所以：
【提出假设】：钛的金属活动性比铁强．
【设计实验】：把钛放入硫酸亚铁溶液中观察．
若钛的活动性比铁强，以上实验出现的现象是：钛表面生成黑色物质，溶液由浅绿色变为无色．
②钛是比较活泼的金属，耐腐蚀性却很强的原因可能是钛的表面易形成致密的氧化物保护膜．
③若要比较铝片和钛片的硬度，方法是：相互刻．
“物质的性质在一定程度上决定着它的用途”，钛具有“亲生物”性，在人体内能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，可以制人造骨； 密度小，硬度大，可以用于飞机、飞船等航空工具．
（6）设需含氧化铁76%的上述含氧钛铁矿的质量为x
3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2
160 112
76%x 2310t（1-3%）
$\frac{160}{112}=\frac{76%x}{2310t（1-3%）}$ 解得：x≈4211.8t
故答为：（1）C； （2）D； （3）D；高
（4）①2CO+TiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2CO2（或3CO+Fe2O3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO2+2Fe）；②用磁铁吸引；
③CO与玻璃管内空气混合加热可能爆炸
（5）①【提出假设】：钛的金属活动性比铁强．
【设计实验】：把钛放入硫酸亚铁溶液中观察．
现象是：钛表面生成黑色物质，溶液由浅绿色变为无色．
②常温下钛与空气中氧气反应生成一层致密的氧化膜．
③方法是：相互刻画．用途是 作人造骨．
（6）需要含氧化铁76%的上述含氧钛铁矿4211.8吨
点评 此题是一道多点知识考查题，解题的关键是掌握有关金属的活动性顺序的应用以及金属冶炼的有关知识；
在实验室中，化学兴趣小组的同学发现了一瓶敞口放置的Ca（OH）2粉末状试剂．他们对该试剂进行了定量实验分析：称取试剂19.8g放入锥形瓶中，加入30.2g的水，充分振荡，再向锥形瓶中依次滴加25g盐酸充分反应．测得部分数据与图象如下．请根据有关信息回答问题．| 第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 | 第5次 | 第6次 | |
| 加入盐酸的质量（g） | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 锥形瓶中物质的质量（g） | 75 | 100 | a | 150 | 172.8 | 197.8 |
（2）b的数值为2.2．
（3）计算该试剂中氢氧化钙的质量分数、盐酸的质量分数（写出计算过程，结果保留一位小数）．
【查阅资料】白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色．
【实验设计】
①如图装置A中盛放的液体名称是石灰水．
②如图装置的正确连接顺序是：CBAD（填字母，且每套装置限用一次）．
【进行猜想】若装置连接正确，有关无色气体成分的猜想和对应的实验现象如下表：
| 无色气体的成分 | 对应的实验现象 | ||
| 装置A中的液体 | 装置B中的固体 | 装置C中的固体 | |
| 猜想一：只有CO | 变浑浊 | 无明显现象 | 变红 |
| 猜想二：有一氧化碳和氢气 | 变浑浊 | 变蓝 | |
| 猜想三：只有H2 | 无变化 | 变蓝 | |
【拓展延伸】铁元素可以形成三种氧化物，分别是Fe2O3、Fe3O4 和FeO（黑色）．将CuO换为某黑色粉末（可能由一种或几种铁的氧化物组成），仍用如图装置按原连接顺序进行实验，充分反应至铁的氧化物全部转化为铁，装置C需做的一处改进是将酒精灯换成酒精喷灯．
【数据分析】假设上述实验中每一步吸收都是完全的，若黑色粉末的质量为4.8g，反应后装置A的增重为1.1g，装置B的增重为0.9g，则黑色粉末的成分是四氧化三铁与氧化亚铁的混合物．
请结合下列实验常用装置，回答有关问题．
