Question

材料1：人類要在月球生活居住，首先離不開淡水和氧氣，而月球上既沒有水又沒有空氣．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)月球的沙土中含有豐富的含氧鈦鐵礦，成分為TiO₂、Fe₂O₃的混合物，將這些礦石利用CO來還原提煉單質(zhì)鈦和鐵，若用氫氣還原，可以得到淡水．將這些礦石通電，還可以從中分離出氧氣．
材料2：鈦與多數(shù)金屬一樣不能被磁性材料吸引．
（1）月球土壤中存在天然的鐵、金（Au）、銀等多種金屬礦物顆粒．若從鐵、金、銀混合金屬中回收某些金屬，將混合金屬放入足量的鹽酸中充分反應(yīng)，然后過濾，剩余的固體中的金屬是______．
（2）下列實驗證明了鐵在潮濕的空氣里會發(fā)生銹蝕，證明氧氣一定參加了反應(yīng)必須要做的實驗是______（填序號）．從鐵生銹條件來分析，月球上鐵制品______（填“易”或“不易”）生銹，原因是：______．
（3）現(xiàn)利用CO來還原TiO₂、Fe₂O₃的混合物提煉單質(zhì)鈦（Ti）和鐵，裝置如圖所示．

試回答：
①寫出CO還原鈦鐵礦生成鈦的發(fā)生反應(yīng)化學(xué)方程式______．
②可用簡單的物理方法將鈦和鐵兩種物質(zhì)分開，該方法是______．
③就實驗操作順序的問題兩位同學(xué)出現(xiàn)了分歧．瑞蓮?fù)瑢W(xué)認為先通一段時間CO排出空氣，然后再點燃C和A中的酒精燈，錢旭同學(xué)認為這樣做不好，其理由是______；錢旭認為先點燃C和A中的酒精燈，然后再通CO，瑞蓮也提出反對，她的理由是______．
老師認為她們的反對意見都有一定道理，于是給這兩位同學(xué)提供了氮氣，幫助她們解決了的困難．你認為她們應(yīng)是怎么安排通氣和點酒精燈的順序的？______．

Answer 1

解：（1）由金屬活動性順序可知，題目中鐵、金Au、銀、鉛Pb的活動性為：Fe＞Pb＞（H）＞Ag＞Au；故從鐵、金Au、銀、鉛Pb混合金屬中回收某些金屬，將混合金屬放入足量的鹽酸中充分反應(yīng)，然后過濾，剩余的固體中可能回收得到的金屬組合是Ag、Au；
（2）鐵生銹的條件是與水和氧氣直接接觸，要想證明鐵生銹時，氧氣一定參加了反應(yīng)，就要進行鐵在氧氣和水共同作用下的反應(yīng)實驗和鐵在只有水，沒有氧氣下的實驗．實驗①是鐵在氧氣和水共同作用下的反應(yīng)，實驗②是鐵只與水接觸的反應(yīng)，實驗③是鐵只與氧氣接觸的反應(yīng)．要想證明鐵生銹時，氧氣一定參加了反應(yīng)，就要進行鐵在氧氣和水共同作用下的反應(yīng)實驗和鐵在只有水，沒有氧氣下的實驗．所以①②．
因為月球上無氧氣和水，所以從鐵生銹條件來分析，月球上鐵制品不易生銹；
（3）①由題意“利用CO來還原TiO₂、Fe₂O₃的混合物提煉單質(zhì)鈦和鐵”，可知反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，故化學(xué)方程式分別為：2CO+TiO₂Ti+2CO₂；
②用CO還原鈦鐵礦，生成鈦和鐵的混合物，主用簡單的物理方法將兩種物質(zhì)分開：用磁鐵吸引鐵粉；
③此題主要考慮：一氧化碳的毒性，對環(huán)境的污染性；一氧化碳的可燃性，如果不純，點燃可能會爆炸．故小亮認為這樣做不好，他的理由CO有劇毒，對空氣有污染；小亮認為先點燃C和A中的酒精燈，然后再通CO，小月又提出反對，她的理由是CO與容器內(nèi)空氣混合，點燃后可能會發(fā)生爆炸；正確的方法是：先通一段時間氮氣，排盡玻璃管內(nèi)空氣，然后再點燃酒精燈．
故答案為：（1）金、銀； （2）①②；不易； 月球上既沒有水又沒有氧氣；
（3）①2CO+TiO₂Ti+2CO₂； ②用磁鐵吸引； ③CO擴散到空氣中造成污染； CO與儀器中的空氣混合受熱引起爆炸； 先通氮氣排盡裝置內(nèi)空氣后，點燃C處的酒精燈，再通CO，再點燃A處酒精燈（A處酒精燈也可安排在通氮氣后，通CO前點燃）；
分析：（1）由金屬活動性順序可知：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，則可得知：Fe＞Pb＞（H）＞Ag＞Au；故可知不與稀鹽酸反應(yīng)的金屬．
（2）從鐵生銹條件來分析：鐵的生銹需要水分、氧氣（或空氣）；
（3）①利用“類比、遷移”的方法：一氧化碳與TiO₂、Fe₂O₃分別反應(yīng)，生成單質(zhì)鈦和鐵；
②用CO還原鈦鐵礦，生成鈦和鐵的混合物，用簡單的物理方法將兩種物質(zhì)分開：考慮磁鐵吸鐵性質(zhì)；
③此題主要考慮：一氧化碳的毒性，對環(huán)境的污染性；一氧化碳的可燃性，如果不純，點燃可能會爆炸．
點評：由于一氧化碳既具有可燃性能與空氣混合時點燃可能出現(xiàn)爆炸且有毒直接排放會造成污染，在使用一氧化碳氣體時，要充分注意到這兩個方面．