Question

【题目】美国计划2020年再次登陆月球，并在月球上建立永久性基地，为人类登陆新的行星做好前期准备。为了解决基地人员的供氧问题，科学家设想利用月球富氧岩石制取氧气。其提氧原理是用氢气还原富氧岩石获取水，再利用太阳能电池电解水得到氢气和氧气。

玄武岩（含钛铁矿）是月球的主要岩石之一，其质地坚硬，钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁（）。用上述提氧原理，理论上，从1 kg 中可获取105.3g 。

(1)写出与反应的化学方程式：______________________________________________。

(2)研究表明，月球上平均直径为40微米的小圆珠形成的堆积物（富含）是最适合提氧的矿物。这种堆积物作为提氧原料的优点是____________________________________________________________。

(3)研究人员查阅文献后，得知钛铁矿在高温下还能被炭粉还原：，通过植物的光合作用可获得，化光学方程式为（葡萄糖）。他们设计了两套实验装置来测定钛铁矿中可提取氧的质量分数。

研究人员用图1装置从钛铁矿中提取氧，实验中得出的可提取氧的质量分数大于理论值，产生这种情况的原因可能是______________________；用图2装置进行实验的过程中，称得反应前钛铁矿的质量为，炭粉的质量为，钛铁矿完全反应后，测得生成的质量为，则钛铁矿中可提取氧的质量分数为________________。

(4)在钛铁矿提氧过程中科学家们常选用而不用其他还原剂，其主要原因是______________________。

Answer 1

【答案】 无需进行岩石破碎工作、可提取氧的质量分数大 未经干燥、U形管中碱石灰吸收了空气中的水分 的氧化产物水无污染，电解水产生的能够循环利用

【解析】

钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁（）与氢气发生氧化还原反应得到水，再电解水得到氧气，根据得失电子守恒，推知中铁元素化合价降低；

(1)的物质的量为6.58 mol，105.3g 中含O的物质的量为6.58 mol，故结合提氧原理可知生成的物质的量也为6.58 mol，与的物质的量之比为，据此可确定反应的化学方程式。

（2）无需进行岩石破碎工作、可提取氧的质量分数大，故平均直径为40微米的小圆珠形成的堆积物（富含）是最适合提氧的矿物。

(3)图1中测得的可提取氧的质量分数大于理论值，则可能是通入的未经干燥、U形管中的碱石灰吸收了空气中的水蒸气；因为图2中生成的质量为 ，故经光合作用可获得的的质量为，所以钛铁矿中可提取氧的质量分数为。

（4）作还原剂的优点为：的氧化产物水无污染，电解水产生的能够循环利用。