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，设计如图3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）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，会形成酸雨进行解答；根据氢气的性质及不能普及的原因分析回答．
（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
$\frac{3×98}{400}=\frac{18.75g×39.2%}{x}$
x=10g
答：溶液中硫酸铁的质量为10g．
故答案为：
（1）①SO₂、NO₂②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
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$\frac{3×98}{400}=\frac{18.75g×39.2%}{x}$
x=10g
答：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．