题目内容

16．2013年6月，我国“蛟龙”号再次刷新“中国深度”--下潜7062米，为我国深海矿物资源的开发奠定了基础．海洋深处有丰富的锰结核矿，锰结核的主要成分是MnO2，同时还含有黄铜矿．
Ⅰ、“蛟龙”号外壳是用特殊的钛合金材料制成，它可以在7000m的深海中承受重压，Ti是以钛白粉（TiO2）为原料进行生产，钛白粉是利用TiO2+发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，再煅烧沉淀制得的．TiO2+发生水解的离子方程式为TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+．
Ⅱ、MnO2是一种重要的无机功能材料，工业上从锰结核中制取纯净的MnO2工艺流程如图所示：

（1）步骤Ⅱ中以NaClO3为氧化剂，当生成0.05molMnO2时，消耗0.1mol/L的NaClO3溶液200ml，该反应离子方程式为2ClO3-+5Mn2++4H2O=5MnO2+8H++Cl2↑．
（2）已知溶液B的溶质之一可循环用于上述生产，此物质的名称是氯酸钠．
Ⅲ、利用黄铜矿炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3等）可制备Fe2O3，方法为：
（A）用过量的稀盐酸浸取炉渣、过滤；
（B）向滤液中加入5%的H2O2，再向其中加入过量的NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得到Fe2O3                                
根据以上信息回答下列问题：
（1）（B）中向滤液中加入5%的H2O2，其目的是氧化亚铁离子．
（2）设计实验证明炉渣中含有FeO取炉渣少许，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO4溶液褪色．
（3）将煅烧得到的Fe2O3还原为Fe单质，再将质量为m g的Fe单质分成相等的四份，分别与50mL、100mL、150mL、200mL的等浓度的稀硝酸反应，反应产物NO在标况下的体积见附表：
实验①②③④
V（HNO3）/mL50100150200
V（NO）/L1.3442.6883.363.36
则：①m=33.6g  ②写出实验②发生反应后溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为：3：2．

分析 Ⅰ、TiO2+发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，则根据原子守恒可知，还有氢离子产生；
Ⅱ、（1）0.1mol/L的NaClO3溶液200ml的物质的量是0.02mol，当生成0.05molMnO2时，转移电子的物质的量是0.05mol×（4-2）=0.1mol，根据电子得失守恒可知0.02mol氯酸钠得到0.1mol电子，因此氯元素的化合价变化5价，即从+5价降低到0价，因此还原产物是氯气；（2）氯气与热的氢氧化钠溶液反应生成氯酸钠、氯化钠和水；
Ⅲ、（1）双氧水有氧化性将亚铁离子氧化为铁离子；
（2）亚铁离子具有还原性；
（3）①根据表中数据可知实验③后硝酸是过量的，则铁与足量稀硝酸反应最多生成3.36LNO，NO的物质的量是0.15mol，反应中转移电子的物质的量是0.15mol×（5-2）=0.45mol，因此根据电子得失守恒可知消耗铁的物质的量是$\frac{0.45mol}{3}$=0.15mol，因此原铁的物质的量是0.15mol×4=0.6mol；
②实验②中产生NO的物质的量是$\frac{2.688L}{22.4L/mol}$=0.12mol，转移电子的物质的量是0.36mol．设生成硝酸铁和硝酸亚铁的物质的量是xmol和ymol，则x+y=0.15、3x+2y=0.36，解得x=0.06、y=0.09，即硝酸铁与硝酸亚铁的物质的量之比是2：3；

解答 解：Ⅰ、TiO2+发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，则根据原子守恒可知，还有氢离子产生，因此TiO2+发生水解的离子方程式为TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+，
故答案为：TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+；
Ⅱ、（1）0.1mol/L的NaClO3溶液200ml的物质的量是0.02mol，当生成0.05molMnO2时，转移电子的物质的量是0.05mol×（4-2）=0.1mol，根据电子得失守恒可知0.02mol氯酸钠得到0.1mol电子，因此氯元素的化合价变化5价，即从+5价降低到0价，因此还原产物是氯气，所以该反应离子方程式为2ClO3-+5Mn2++4H2O=5MnO2+8H++Cl2↑，
故答案为：2ClO3-+5Mn2++4H2O=5MnO2+8H++Cl2↑；
（2）氯气与热的氢氧化钠溶液反应生成氯酸钠、氯化钠和水，因此可以循环的物质B是氯酸钠，
故答案为：氯酸钠；
Ⅲ、（1）滤液中含有亚铁离子，双氧水有氧化性将亚铁离子氧化为铁离子，且不会引入新的杂质，
故答案为：氧化亚铁离子；
（2）亚铁离子具有还原性，因此检验炉渣中含有FeO的实验方法是取炉渣少许，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO4溶液褪色，
故答案为：取炉渣少许，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO4溶液褪色；
（3）①根据表中数据可知实验③后硝酸是过量的，则铁与足量稀硝酸反应最多生成3.36LNO，NO的物质的量是$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，反应中转移电子的物质的量是0.15mol×（5-2）=0.45mol，因此根据电子得失守恒可知消耗铁的物质的量是$\frac{0.45mol}{3}$=0.15mol，因此原铁的物质的量是0.15mol×4=0.6mol，质量是0.6mol×56g/mol=33.6g．
故答案为：33.6；
②实验②中产生NO的物质的量是$\frac{2.688L}{22.4L/mol}$=0.12mol，转移电子的物质的量是0.36mol．设生成硝酸铁和硝酸亚铁的物质的量是xmol和ymol，则
x+y=0.15
3x+2y=0.36
解得x=0.06、y=0.09，
即硝酸铁与硝酸亚铁的物质的量之比是2：3，所以溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为3：2，
故答案为：3：2．

点评 本题考查内容较多，设计盐类水解、离子方程式的书写、制备实验方案的设计等知识，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，注意相关知识的学习与积累，难度不大．

练习册系列答案
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