Question

（14分）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，钛白粉是利用发生水解生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅烧沉淀制得的。发生水解的离子方程式为_______________________。

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工艺流程如下图所示：

（1）步骤Ⅱ中以为氧化剂，当生成0.05mol时，消耗的溶液200ml，该反应离子方程式为______________________。

（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_________________。

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_____________________。

（2）设计实验证明炉渣中含有FeO________________________________。

（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	①	②	③	④
	50	100	150	200
	1.344	2.688	3.36	3.36

则：①m＝____________g  ②写出实验②发生反应后溶液中Fe²⁺与Fe³⁺物质的量之比为：____________。

Answer

（每空2分共14分）Ⅰ、TiO2＋＋2H2O＝H2TiO3↓＋2H＋

Ⅱ、（1）2ClO3－＋5Mn2＋＋4H2O＝5MnO2＋8H＋＋Cl2↑ （2）氯酸钠

Ⅲ、（1）氧化亚铁离子

（2）取炉渣少许，用稀硫酸浸取后的溶液使KMnO4溶液褪色（答案合理即可）

（3）①33.6 ②3：2

【解析】

试题分析：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，因此TiO2＋发生水解的离子方程式为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↑。

（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。

Ⅲ、（1）滤液中含有亚铁离子，必须利用双氧水的氧化性将亚铁离子氧化为铁离子，且不会引入新的杂质。

（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。

（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1.45mol÷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。

②实验②中产生NO的物质的量是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，反应的化学方程式为5Fe＋16HNO3＝2Fe(NO3)3＋3Fe(NO3)2＋8H2O＋4NO↑。

【考点定位】本题主要是考查工艺流程图的有关判断与计算、离子检验以及氧化还原反应的有关应用与计算等

【名师点晴】工艺流程题的解题方法与策略

1、制备型工艺流程题

（1）明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。善于从基本概念和反应原理的角度分析流程图试题中的元素及化合物知识，善于从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。箭头进入的是投料(反应物)，箭尾是生成物。

（2）注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择。读懂流程图，写出主要的化学反应方程式或制备原理。

（3）要解决一个物质的制备、合成等实际的化学问题往往从成本角度、环保角度、现实角度等多角度考虑。

2、化学工艺流程常涉及的化学反应原理有：

（1）沉淀溶解平衡的相关应用：①沉淀的最小浓度控制；②沉淀转化的条件。

（2）反应速率及化学平衡理论在实际生产中的应用：①反应速率控制；②化学平衡移动；③化学平衡常数的应用；④反应条件的控制。

（3）氧化还原反应的具体应用：①强弱规律；②守恒规律；③选择规律。

（4）盐类水解的具体应用：①水解规律；②水解反应的控制(抑制或促进)。