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(2008?高淳縣二模)“嫦娥一號”的成功發射,使全國人民歡欣鼓舞.請同學們閱讀下列航天技術中的化學短文并回答有關問題.
材料一:2007年10月24日19時10分,“嫦娥一號”衛星發射成功.下圖是中國月球探測工程標志圖案.它以中國書法,抽象地勾勒出一輪圓月,一雙腳印踏在其上,象征著月球探測的終極夢想.整體圖形由一弧兩點巧妙形成古文“月”字,同時代表“繞”、“落”、“回”三步走戰略,此作品中國的意味十足,簡潔而明朗,體現了傳統和現代的完美結合.
材料二:人類要在月球活居住,首先離不開淡水和氧氣,而月球上既沒有水又沒有空氣.科學家發現月球的沙土中含有豐富的含氧鈦鐵礦,成分為TiO2、Fe2O3的混合物,將這些礦石利用CO來還原提煉單質鈦和鐵,若用氫氣還原,可以得到淡水.將這些礦石通電,還可以從中分離出氧氣.
請你從化學視角來見證這一偉大時刻:
(1)據了解,發射前8h開始加注火箭第三級使用的燃料液氫和液氧.其中液氧的主要作用是______,液氫的主要作用是______,液氫的使用大大減輕了發射的質量,其原因主要是______.寫出液氫燃燒方程式______ 2H2O
【答案】分析:(1)物質的性質決定用途,氧氣不能燃燒,但能支持燃燒,氫氣可燃,可作為燃料,密度小;
(2)從鐵生銹需要的條件考慮,鐵生銹需要氧氣、水的參與,據此可判斷月球上鐵制品是否生銹;
(3)一氧化碳還原TiO2的化學方程式可參照一氧化碳還原氧化鐵的方程式書寫;在實驗操作步驟上,一氧化碳應該是“早出晚歸”,酒精燈應該“遲到早退”,一氧化碳有毒,在通一氧化碳之前應該先做好尾氣處理.
(4)根據生成鐵粉的質量,利用化學方程式即可求解.
解答:解:(1)使用的燃料是液氫和液氧,其中液氧的主要作用是助燃,液氫是作燃料,由于氫氣是最輕的氣體,所以能大大減輕發射的質量,反應得化學方程式為2H2+O22H2O;
(2)鐵生銹需要氧氣、水的參與,而月球上既沒有水又沒有空氣,所以月球上鐵制品不易生銹;
(3)CO還原TiO2的化學方程式為:2CO+TiO2Ti+2CO2
小月認為先通一段時間CO排空,然后再點燃C和A中的酒精燈,沒有考慮到一氧化碳有毒會污染空氣;小亮認為先點燃C和A中的酒精燈,然后再通CO,沒有考慮到一氧化碳可燃,與空氣混合會發生爆炸;正確的操作順序應該是:先通一段時間CO,同時點燃C處的酒精燈,排盡玻璃管內空氣,然后再點燃A處的酒精燈(或先用氣球收集尾氣,然后再點燃酒精燈);
(4)設樣品中Fe2O3的質量為x,則
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
     160       112
     x         5.6g
     x=8g
 鈦鐵礦中Fe2O3的質量分數為:×100%═80%
故答案為:(1)助燃、作燃料、密度小、2H2+O22H2O
(2)不易、月球上既沒有水又沒有空氣
(3)①2CO+TiO2Ti+2CO2、②CO有毒,對空氣有污染;CO與容器內空氣混合,點燃后可能會發生爆炸;先通一段時間CO,同時點燃C處的酒精燈,排盡玻璃管內空氣,然后再點燃A處的酒精燈(或先用氣球收集尾氣,然后再點燃酒精燈)
(4)鈦鐵礦中Fe2O3的質量分數為80%.
點評:本題考查燃料的燃燒和一氧化碳還原礦石實驗,在設計實驗順序上要注意堅持操作安全、環保的原則,先通一段時間一氧化碳是為了操作安全,先進性尾氣處理是為了環保.(4)小題求質量分數時可以根據化學方程式求解,也可根據質量守恒定律,利用化學式求解,生成的鐵完全來自氧化鐵,氧化鐵中鐵元素的質量分數為:×100%=70%,則=8g,即氧化鐵的質量為8g,再根據混合物總質量10g即可求出氧化鐵的質量分數.
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