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TiO^2＋发生水解生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅烧沉淀制得的。TiO^2＋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_______________________________。
（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
V(HNO3)/ml	50	100	150	200
V(NO)/L	1.344	2.688	3.36	3.36

则：①m＝________g。
②写出实验②发生反应的化学方程式：_____________________________。

Answer 1

Ⅰ、TiO^2＋＋2H₂O＝H₂TiO₃↓＋2H^＋
Ⅱ、（1）2ClO₃^－＋5Mn^2＋＋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 ②5Fe＋16HNO₃＝2Fe(NO₃)₃＋3Fe(NO₃)₂＋8H₂O＋4NO↑（分步且正确的书写也可给分）

试题分析：Ⅰ、TiO^2＋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TiO^2＋发生水解的离子方程式为TiO^2＋＋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^－＋5Mn^2＋＋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，必须滤液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，所以反应的化学方程式为5Fe＋16HNO₃＝2Fe(NO₃)₃＋3Fe(NO₃)₂＋8H₂O＋4NO↑。