Question

材料1：人类要在月球生活居住，首先离不开淡水和氧气，而月球上既没有水又没有空气．科学家发现月球的沙土中含有丰富的含氧钛铁矿，成分为TiO₂、Fe₂O₃的混合物，将这些矿石利用CO来还原提炼单质钛和铁，若用氢气还原，可以得到淡水．将这些矿石通电，还可以从中分离出氧气．
材料2：钛与多数金属一样不能被磁性材料吸引．
（1）月球土壤中存在天然的铁、金（Au）、银等多种金属矿物颗粒．若从铁、金、银混合金属中回收某些金属，将混合金属放入足量的盐酸中充分反应，然后过滤，剩余的固体中的金属是______．
（2）下列实验证明了铁在潮湿的空气里会发生锈蚀，证明氧气一定参加了反应必须要做的实验是______（填序号）．从铁生锈条件来分析，月球上铁制品______（填“易”或“不易”）生锈，原因是：______．
（3）现利用CO来还原TiO₂、Fe₂O₃的混合物提炼单质钛（Ti）和铁，装置如图所示．

试回答：
①写出CO还原钛铁矿生成钛的发生反应化学方程式______．
②可用简单的物理方法将钛和铁两种物质分开，该方法是______．
③就实验操作顺序的问题两位同学出现了分歧．瑞莲同学认为先通一段时间CO排出空气，然后再点燃C和A中的酒精灯，钱旭同学认为这样做不好，其理由是______；钱旭认为先点燃C和A中的酒精灯，然后再通CO，瑞莲也提出反对，她的理由是______．
老师认为她们的反对意见都有一定道理，于是给这两位同学提供了氮气，帮助她们解决了的困难．你认为她们应是怎么安排通气和点酒精灯的顺序的？______．

Answer 1

解：（1）由金属活动性顺序可知，题目中铁、金Au、银、铅Pb的活动性为：Fe＞Pb＞（H）＞Ag＞Au；故从铁、金Au、银、铅Pb混合金属中回收某些金属，将混合金属放入足量的盐酸中充分反应，然后过滤，剩余的固体中可能回收得到的金属组合是Ag、Au；
（2）铁生锈的条件是与水和氧气直接接触，要想证明铁生锈时，氧气一定参加了反应，就要进行铁在氧气和水共同作用下的反应实验和铁在只有水，没有氧气下的实验．实验①是铁在氧气和水共同作用下的反应，实验②是铁只与水接触的反应，实验③是铁只与氧气接触的反应．要想证明铁生锈时，氧气一定参加了反应，就要进行铁在氧气和水共同作用下的反应实验和铁在只有水，没有氧气下的实验．所以①②．
因为月球上无氧气和水，所以从铁生锈条件来分析，月球上铁制品不易生锈；
（3）①由题意“利用CO来还原TiO₂、Fe₂O₃的混合物提炼单质钛和铁”，可知反应物、生成物、反应条件，故化学方程式分别为：2CO+TiO₂Ti+2CO₂；
②用CO还原钛铁矿，生成钛和铁的混合物，主用简单的物理方法将两种物质分开：用磁铁吸引铁粉；
③此题主要考虑：一氧化碳的毒性，对环境的污染性；一氧化碳的可燃性，如果不纯，点燃可能会爆炸．故小亮认为这样做不好，他的理由CO有剧毒，对空气有污染；小亮认为先点燃C和A中的酒精灯，然后再通CO，小月又提出反对，她的理由是CO与容器内空气混合，点燃后可能会发生爆炸；正确的方法是：先通一段时间氮气，排尽玻璃管内空气，然后再点燃酒精灯．
故答案为：（1）金、银； （2）①②；不易； 月球上既没有水又没有氧气；
（3）①2CO+TiO₂Ti+2CO₂； ②用磁铁吸引； ③CO扩散到空气中造成污染； CO与仪器中的空气混合受热引起爆炸； 先通氮气排尽装置内空气后，点燃C处的酒精灯，再通CO，再点燃A处酒精灯（A处酒精灯也可安排在通氮气后，通CO前点燃）；
分析：（1）由金属活动性顺序可知：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，则可得知：Fe＞Pb＞（H）＞Ag＞Au；故可知不与稀盐酸反应的金属．
（2）从铁生锈条件来分析：铁的生锈需要水分、氧气（或空气）；
（3）①利用“类比、迁移”的方法：一氧化碳与TiO₂、Fe₂O₃分别反应，生成单质钛和铁；
②用CO还原钛铁矿，生成钛和铁的混合物，用简单的物理方法将两种物质分开：考虑磁铁吸铁性质；
③此题主要考虑：一氧化碳的毒性，对环境的污染性；一氧化碳的可燃性，如果不纯，点燃可能会爆炸．
点评：由于一氧化碳既具有可燃性能与空气混合时点燃可能出现爆炸且有毒直接排放会造成污染，在使用一氧化碳气体时，要充分注意到这两个方面．