Question

“嫦娥一號”的成功發(fā)射，使全國人民歡欣鼓舞．請同學們閱讀下列航天技術中的化學短文并回答有關問題．
材料一：2007年10月24日19時10分，“嫦娥一號”衛(wèi)星 發(fā)射 成功．下圖是中國月球探測工程標志圖案．它以中國書法，抽象地勾勒出一輪圓月，一雙腳印踏在其上，象征著月球探測的終極夢想．此作品中國的意味十足，簡潔而明朗，體現(xiàn)了傳統(tǒng)和現(xiàn)代的完美結合．
材料二：人類要在月球活居住，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．
（1）月球土壤中存在天然的鐵、金、銀、鉛等多種金屬礦物顆粒．若從鐵、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，然后過濾，剩余的固體中可能回收得到的金屬組合是（

 

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A、Fe、Pb         B、Au、Fe         C、Ag、Au       D、Pb、Ag
（2）“嫦娥一號”發(fā)射的火箭推進器中裝有液態(tài)肼（用A表示）和過氧化氫（H₂O₂），它們混合時的反應方程式為：2H₂O₂+A═N₂+4H₂O，則肼（A）的化學式為 （

 

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A、N₂H₂B、N₂H₄O₂C、NH₂D、N₂H₄
（3）從鐵生銹條件來分析，月球上鐵制品

 

（填“易”或“不易”）生銹．
（4）現(xiàn)利用CO來還原TiO₂、Fe₂O₃的混合物提煉單質鈦和鐵，裝置如圖所示，試回答：

①寫出A中發(fā)生反應化學方程式（任意一 個）

 

．
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分開

 

．
③就實驗操作順序的問題兩位同學出現(xiàn)了分歧．小月認為先通一段時間CO排空，然后再點燃C和A中的酒精燈，小亮認為這樣做不好，他的理由是

 

；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

 

；老師認為他們的反對意見都有一定道理．請你幫助這兩位同學解決他們的困難，你的辦法是

 

．

Answer 1

分析：（1）將混合金屬放入足量的鹽酸中充分反應，然后過濾，剩余的固體中可能回收得到的金屬一定是不能與鹽酸發(fā)生反應的金屬，根據(jù)金屬活動性鐵＞鉛＞氫＞銀＞金，由此可得知回收的金屬為金、銀兩金屬；
（2）根據(jù)反應前后原子個數(shù)、種類不變，利用反應的化學方程式，推斷物質A的分子構成并確定該物質的化學式；
（3）根據(jù)鐵生銹需要同時與水和氧氣接觸，而月球上既沒有水又沒有空氣，因此，可知鐵在月球上不易生銹；
（4）①根據(jù)一氧化碳在高溫條件下能與金屬氧化物反應而生成金屬單質和二氧化碳，寫出CO與TiO₂、Fe₂O₃反應的化學方程式；
②利用鐵能被磁鐵所吸起的特性，可以使用磁鐵把鐵與鈦的混合物分離開來；
③由于使用一氧化碳排出裝置內的空氣時，一氧化碳也會排出造成污染，因此該方法存在隱患；由于一氧化碳具有可燃性，與空氣混合在加熱時可能會發(fā)生爆炸，因此可得知小月的反對很有道理；為了實驗安全，先通CO同時點燃C酒精燈，把空氣排完后再點燃A燈或者可以考慮使用無毒的氮氣先把裝置內的空氣排出，然后再通入一氧化碳進行實驗，并用酒精燃燒掉尾氣中的一氧化碳．

解答：解：（1）根據(jù)金屬活動性鐵＞鉛＞氫＞銀＞金，由此可得知銀、金兩金屬不能與鹽酸發(fā)生反應，因此放入足量的鹽酸中充分反應，然后過濾，剩余的固體中可能回收得到的金屬為銀和金；
（2）由反應的化學方程式2H₂O₂+A═N₂↑+4H₂O，反應生成的N₂和4H₂O中共含有2個N原子、8個H原子和4個O原子，而反應物2H₂O₂中僅含有4個H和4個O原子，根據(jù)化學變化前后原子的種類、數(shù)目不變，可知物質A的分子由2個N原子和4個H原子構成，故物質A的化學式為N₂H₄；
（3）由于月球上既沒有水又沒有空氣，不能滿足鐵生銹所需要的條件，因此，月球上的鐵制品不易生銹；
（4）①CO在高溫條件下能與TiO₂或Fe₂O₃反應生成Ti或Fe，同時產生二氧化碳，反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂（或2CO+TiO₂

高溫  .

Ti+2CO₂）；
②使用磁鐵吸起鐵而把鐵從與鈦所形成的混合物中分離出來；
③在排出空氣的同時，有毒的一氧化碳也會隨著排出，造成污染甚至中毒；先加熱再通入CO會導致裝置內形成混合氣體而發(fā)生爆炸；先通CO同時點燃C酒精燈，把空氣排完后再點燃A燈或者使用氮氣代替一氧化碳排出裝置內的空氣，待空氣排完，然后再通入一氧化碳點燃酒精燈進行實驗；
故答案為：
（1）C；
（2）D；
（3）不易；
（4）①3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂（或2CO+TiO₂

高溫  .

Ti+2CO₂）；
②用磁鐵吸引鐵粉；
③CO有劇毒，對空氣有污染；CO與容器內空氣混合，點燃后可能會發(fā)生爆炸；先通CO同時點燃C酒精燈，把空氣排完后再點燃A燈或者先通一段時間氮氣，排盡玻璃管內空氣，然后再點燃酒精燈．（其他合理答案也可）

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．