Question

5．能源、资源、环境与人类的生活和社会的发展密切相关．
（1）石油、煤、天然气合称为三大化石燃料．
①煤燃烧时排放出SO₂、NO₂等污染物，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨．
②2014年青奥会在南京举行，为了控制汽车尾气给空气造成的污染，我市在燃料的使用和管理等方面采取了一些有效措施，如节能环保车的使用，这也是未来的发展趋势．

图2是我国自行研制的氢动力概念跑车．汽车最理想的清洁燃料是氢气，但氢动力汽车目前还不能普及的原因是氢气制取成本高或贮存困难（只需写出一点）．
（2）水是地球上最普通、最常见的物质之一．
①自来水厂净化水的步骤一般有加絮凝剂、沉淀、过滤、活性炭吸附、消毒剂消毒等步骤．检验自来水是否为硬水常用的物质是肥皂水．生活中通过煮沸的方法可以降低水的硬度．实验室配制氯化钠溶液应该用蒸馏水（填“自来水”或“蒸馏水”）．
②从社会角度看：2014年3月22-28日是第二十七届“中国水周”．活动的宣传主题为“节约保护水资源，大力建设生态文明”．下列做法符合宣传主题的是AB．
A．富含氮、磷的生活污水不能排放到河中  B．农业浇灌推广使用喷灌、滴灌技术
C．不间断地放水洗衣服                  D．工业污水直接压入地下
③新型自来水净水剂ClO₂可由如下反应制取：Cl₂+2X═2NaCl+2ClO₂，X的化学式为NaClO₂．
（3）人类每年都要从大自然中提取大量的金属，用于工农业生产和其他领域．
铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属，与我们生活息息相关．
①用下列试剂验证这三种金属的活动性顺序，能达到目的是B（填序号）．
A．硫酸铝溶液     B．硫酸亚铁溶液         C．硫酸铜溶液
②某工厂的废液中含有硝酸银和硝酸铜，为回收资源和防止污染，向废液中加入一定量的铁粉，反应停止后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，无气体产生．下列说法正确的是A（选填字母）．
A．滤渣中一定含有银，可能含有铜
B．滤渣中一定含有银和铜，一定没有铁
C．滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸银
D．滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸铜
③常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体．小明很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物．
a．试管尾部放一团湿棉花的目的是提供水蒸气．
b．探究生成的气体是什么？
用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中．说明生成的气体是H₂．
c．探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引．
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe₃O₄；猜想二：剩余固体是Fe₃O₄．
【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃红棕色粉末且不能被磁铁吸引．
④某兴趣小组对生锈废铁锅中铁的含量进行了测定．生锈的铁锅中除Fe、Fe₂O₃外，还含有碳、硅、锰等元素（除Fe、Fe₂O₃以外的物质都不与稀硫酸反应）．兴趣小组的同学称取33g废铁锅片放入特制容器中，缓慢加入39.2%的稀硫酸，直到反应完全（假设硫酸先与表面的铁锈发生反应），实验数据如图4所示．所得溶液中所含溶质的化学式为Fe₂（SO₄）₃、FeSO₄，计算溶液中硫酸铁的质量．（要求写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）①根据煤燃烧时排放出二氧化硫、二氧化氮等污染物进行解答；②根据氢动力汽车目前还不能普及的原因是氢气制取成本高或贮存困难解答；
（2）①根据软化硬水的方法解答；②根据防止水污染解答；③根据质量守恒定律推断化学式；
（3）①要验证金属活动性顺序，可以依据金属的性质进行；
②铁和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜；
③实验探究铁粉与水蒸气反应，当然需要H₂O作为反应物；有爆鸣声、密度小，说明是H₂；能被磁铁吸引的只有Fe与Fe₃O₄，则猜想一Fe与Fe₃O₄；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe₃O₄；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe．根据“高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体”和猜想，书写化学方程式；熟记常用物质的性质：如Fe₂O₃红棕色粉末．
④铁锈的主要成分为氧化铁，氧化铁和铁都能和稀硫酸反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，而氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁；分析图中坐标系可以知道氧化铁消耗稀硫酸的质量为18.75g，通过产生氢气的质量可以计算出铁消耗硫酸的质量，据此计算实验用去硫酸的质量．

解答 解：（1）①煤燃烧时排放出二氧化硫、二氧化氮这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨；
②汽车最理想的清洁燃料是氢气，氢气在空气中燃烧的化学方程式为 2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，但氢动力汽车目前还不能普及的原因是制取成本高或贮存困难．
（2）①长期使用硬水，会给生活和生产带来许多麻烦．区别硬水和软水的常用试剂是肥皂水，遇肥皂水产生的泡沫少的是硬水，遇肥皂水产生的泡沫多的是软水，将硬水软化可采用煮沸的方法．
②富含氮、磷的生活污水不能排放到河中、农业浇灌推广使用喷灌、滴灌技术都能节约用水，保护生态．
③根据质量守恒定律，可推测Cl₂+2X═2NaCl+2ClO₂中X的化学式为NaClO₂；
（3）①A、铁和铜都不与硫酸铝溶液反应，说明铁和铜都排在铝的后面，但是不能说明铁和铜的顺序，故A错误；B、铝能与硫酸亚铁反应，说明铝在铁的前面，铜不与硫酸亚铁反应，说明铁在铜的前面，能证明铝、铁、铜的顺序，故B正确；C、铝和铁都能与硫酸铜溶液反应，说明铝和铁在铜的前面，但是不能说明铝和铁的顺序，故C错误；
故选：B；
②向废液中加入一定量的铁粉时，铁先和硝酸银反应，硝酸银完全反应后，铁再和硝酸铜反应，向滤渣中加入稀盐酸，无气体产生，说明滤渣中不含有铁，
A．滤渣中一定含有银，如果铁和硝酸银反应后剩余，则含有铜，如果铁没有剩余，则不含有铜，该选项说法正确；
B．滤渣中一定含有银，不一定含有铜，该选项说法不正确；
C．滤液中一定含有硝酸亚铁，如果铁不足以和硝酸银完全反应，则滤液中含有硝酸银，该选项说法不正确；
D．滤液中一定含有硝酸亚铁，如果铁不足以和硝酸铜完全反应，则滤液中含有硝酸铜，该选项说法不正确．故选A．
③a、根据图和“高温下，铁与水蒸气能反应”，可知试管尾部放一团湿棉花的目的是提供水蒸气．
b、用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中．说明生成的气体具有可燃性、密度小于空气，再根据反应物为“铁与水蒸气”，则是 H₂．
c、【猜想与假设】能被磁铁吸引的只有Fe与Fe₃O₄，则猜想一Fe与Fe₃O₄；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe₃O₄；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe．
【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体，进行设计实验：

实验操作	实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸	若固体全部溶解，没有气泡冒出，则猜想二正确． 若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想一正确．

【实验结论】根据“高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体”和猜想，则铁和水蒸气反应的化学方程式为 3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃；Fe₂O₃红棕色粉末且不能被磁铁吸引；
④铁锈的主要成分为氧化铁，氧化铁和铁都能和稀硫酸反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，而氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁；
解：设生成Fe₂（SO₄）₃的质量为x
Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
3×98          400
18.75g×39.2%   x
$\frac{3×98}{18.75g×39.2%}=\frac{400}{x}$
x=10g
答：溶液中硫酸铁的质量为10g．
答案：
（1）①SO₂、NO₂ ②氢气制取成本高或贮存困难；
（2）①过滤； 肥皂水；  煮沸；  蒸馏水； ②AB； ③NaClO₂，
（3）①B    ②A   ③a．提供水蒸气；  b．H₂；  
c．【猜想与假设】Fe₃O₄
【实验探究】

实验操作	实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸	若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体是Fe3O4． 若固体全部溶解，有气泡冒出，剩余固体是Fe与Fe3O4

【实验结论】3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
【反思与交流】Fe₂O₃红棕色粉末且不能被磁铁吸引；
④Fe₂（SO₄）₃、FeSO₄
溶液中硫酸铁的质量为10g．

点评 要想解答好这类题目，首先，要理解和熟记根据化学反应方程式的计算步骤和格式，以及与之相关的知识等．然后，根据所给的问题情景，结合所学的相关知识和技能，细致地分析题意，并细心地探究、推理后，按照题目要求进行认真地选择或解答即可．