Question

5．能源、資源、環境與人類的生活和社會的發展密切相關．
（1）石油、煤、天然氣合稱為三大化石燃料．
①煤燃燒時排放出SO₂、NO₂等污染物，這些氣體或氣體在空氣中發生反應后的生成物溶于雨水會形成酸雨．
②2014年青奧會在南京舉行，為了控制汽車尾氣給空氣造成的污染，我市在燃料的使用和管理等方面采取了一些有效措施，如節能環保車的使用，這也是未來的發展趨勢．

圖2是我國自行研制的氫動力概念跑車．汽車最理想的清潔燃料是氫氣，但氫動力汽車目前還不能普及的原因是氫氣制取成本高或貯存困難（只需寫出一點）．
（2）水是地球上最普通、最常見的物質之一．
①自來水廠凈化水的步驟一般有加絮凝劑、沉淀、過濾、活性炭吸附、消毒劑消毒等步驟．檢驗自來水是否為硬水常用的物質是肥皂水．生活中通過煮沸的方法可以降低水的硬度．實驗室配制氯化鈉溶液應該用蒸餾水（填“自來水”或“蒸餾水”）．
②從社會角度看：2014年3月22-28日是第二十七屆“中國水周”．活動的宣傳主題為“節約保護水資源，大力建設生態文明”．下列做法符合宣傳主題的是AB．
A．富含氮、磷的生活污水不能排放到河中  B．農業澆灌推廣使用噴灌、滴灌技術
C．不間斷地放水洗衣服                  D．工業污水直接壓入地下
③新型自來水凈水劑ClO₂可由如下反應制取：Cl₂+2X═2NaCl+2ClO₂，X的化學式為NaClO₂．
（3）人類每年都要從大自然中提取大量的金屬，用于工農業生產和其他領域．
鋁、鐵、銅是人類廣泛使用的三種金屬，與我們生活息息相關．
①用下列試劑驗證這三種金屬的活動性順序，能達到目的是B（填序號）．
A．硫酸鋁溶液     B．硫酸亞鐵溶液         C．硫酸銅溶液
②某工廠的廢液中含有硝酸銀和硝酸銅，為回收資源和防止污染，向廢液中加入一定量的鐵粉，反應停止后過濾，向濾渣中加入稀鹽酸，無氣體產生．下列說法正確的是A（選填字母）．
A．濾渣中一定含有銀，可能含有銅
B．濾渣中一定含有銀和銅，一定沒有鐵
C．濾液中一定含有硝酸亞鐵，一定沒有硝酸銀
D．濾液中一定含有硝酸亞鐵，一定沒有硝酸銅
③常溫下沒有氧氣存在時，鐵與水幾乎不反應，但高溫下，鐵與水蒸氣能反應生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體．小明很好奇，設計如下實驗探究鐵粉與水蒸氣反應后的產物．
a．試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣．
b．探究生成的氣體是什么？
用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲，稍后有肥皂泡飄到空中．說明生成的氣體是H₂．
c．探究試管中剩余固體成分是什么？
【查閱資料】

常見鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
顏色、狀態	黑色粉末	紅棕色粉末	黑色晶體
能否被磁鐵吸引	否	否	能

【初步驗證】試管中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引．
【猜想與假設】猜想一：剩余固體是Fe與Fe₃O₄；猜想二：剩余固體是Fe₃O₄．
【實驗探究】

實驗操作	實驗現象及結論

【實驗結論】鐵和水蒸氣反應的化學方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．
④某興趣小組對生銹廢鐵鍋中鐵的含量進行了測定．生銹的鐵鍋中除Fe、Fe₂O₃外，還含有碳、硅、錳等元素（除Fe、Fe₂O₃以外的物質都不與稀硫酸反應）．興趣小組的同學稱取33g廢鐵鍋片放入特制容器中，緩慢加入39.2%的稀硫酸，直到反應完全（假設硫酸先與表面的鐵銹發生反應），實驗數據如圖4所示．所得溶液中所含溶質的化學式為Fe₂（SO₄）₃、FeSO₄，計算溶液中硫酸鐵的質量．（要求寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）①根據煤燃燒時排放出二氧化硫、二氧化氮等污染物進行解答；②根據氫動力汽車目前還不能普及的原因是氫氣制取成本高或貯存困難解答；
（2）①根據軟化硬水的方法解答；②根據防止水污染解答；③根據質量守恒定律推斷化學式；
（3）①要驗證金屬活動性順序，可以依據金屬的性質進行；
②鐵和硝酸銀反應生成硝酸亞鐵和銀，和硝酸銅反應生成硝酸亞鐵和銅；
③實驗探究鐵粉與水蒸氣反應，當然需要H₂O作為反應物；有爆鳴聲、密度小，說明是H₂；能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe₃O₄，則猜想一Fe與Fe₃O₄；又不可能只有Fe沒有其他反應產物，猜想二是Fe₃O₄；驗證猜想一與猜想二，關鍵是否含有Fe．根據“高溫下，鐵與水蒸氣能反應生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，書寫化學方程式；熟記常用物質的性質：如Fe₂O₃紅棕色粉末．
④鐵銹的主要成分為氧化鐵，氧化鐵和鐵都能和稀硫酸反應，鐵和硫酸反應生成硫酸亞鐵，而氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵；分析圖中坐標系可以知道氧化鐵消耗稀硫酸的質量為18.75g，通過產生氫氣的質量可以計算出鐵消耗硫酸的質量，據此計算實驗用去硫酸的質量．

解答 解：（1）①煤燃燒時排放出二氧化硫、二氧化氮這些氣體或氣體在空氣中發生反應后的生成物溶于雨水，會形成酸雨；
②汽車最理想的清潔燃料是氫氣，氫氣在空氣中燃燒的化學方程式為 2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，但氫動力汽車目前還不能普及的原因是制取成本高或貯存困難．
（2）①長期使用硬水，會給生活和生產帶來許多麻煩．區別硬水和軟水的常用試劑是肥皂水，遇肥皂水產生的泡沫少的是硬水，遇肥皂水產生的泡沫多的是軟水，將硬水軟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、農業澆灌推廣使用噴灌、滴灌技術都能節約用水，保護生態．
③根據質量守恒定律，可推測Cl₂+2X═2NaCl+2ClO₂中X的化學式為NaClO₂；
（3）①A、鐵和銅都不與硫酸鋁溶液反應，說明鐵和銅都排在鋁的后面，但是不能說明鐵和銅的順序，故A錯誤；B、鋁能與硫酸亞鐵反應，說明鋁在鐵的前面，銅不與硫酸亞鐵反應，說明鐵在銅的前面，能證明鋁、鐵、銅的順序，故B正確；C、鋁和鐵都能與硫酸銅溶液反應，說明鋁和鐵在銅的前面，但是不能說明鋁和鐵的順序，故C錯誤；
故選：B；
②向廢液中加入一定量的鐵粉時，鐵先和硝酸銀反應，硝酸銀完全反應后，鐵再和硝酸銅反應，向濾渣中加入稀鹽酸，無氣體產生，說明濾渣中不含有鐵，
A．濾渣中一定含有銀，如果鐵和硝酸銀反應后剩余，則含有銅，如果鐵沒有剩余，則不含有銅，該選項說法正確；
B．濾渣中一定含有銀，不一定含有銅，該選項說法不正確；
C．濾液中一定含有硝酸亞鐵，如果鐵不足以和硝酸銀完全反應，則濾液中含有硝酸銀，該選項說法不正確；
D．濾液中一定含有硝酸亞鐵，如果鐵不足以和硝酸銅完全反應，則濾液中含有硝酸銅，該選項說法不正確．故選A．
③a、根據圖和“高溫下，鐵與水蒸氣能反應”，可知試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣．
b、用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲，稍后有肥皂泡飄到空中．說明生成的氣體具有可燃性、密度小于空氣，再根據反應物為“鐵與水蒸氣”，則是 H₂．
c、【猜想與假設】能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe₃O₄，則猜想一Fe與Fe₃O₄；又不可能只有Fe沒有其他反應產物，猜想二是Fe₃O₄；驗證猜想一與猜想二，關鍵是否含有Fe．
【實驗探究】根據鐵與稀鹽酸反應產生氣體，進行設計實驗：

實驗操作	實驗現象及結論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想二正確． 若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想一正確．

【實驗結論】根據“高溫下，鐵與水蒸氣能反應生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，則鐵和水蒸氣反應的化學方程式為 3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃；Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引；
④鐵銹的主要成分為氧化鐵，氧化鐵和鐵都能和稀硫酸反應，鐵和硫酸反應生成硫酸亞鐵，而氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵；
解：設生成Fe₂（SO₄）₃的質量為x
Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
3×98          400
18.75g×39.2%   x
$\frac{3×98}{18.75g×39.2%}=\frac{400}{x}$
x=10g
答：溶液中硫酸鐵的質量為10g．
答案：
（1）①SO₂、NO₂ ②氫氣制取成本高或貯存困難；
（2）①過濾； 肥皂水；  煮沸；  蒸餾水； ②AB； ③NaClO₂，
（3）①B    ②A   ③a．提供水蒸氣；  b．H₂；  
c．【猜想與假設】Fe₃O₄
【實驗探究】

實驗操作	實驗現象及結論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，剩余固體是Fe3O4． 若固體全部溶解，有氣泡冒出，剩余固體是Fe與Fe3O4

【實驗結論】3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
【反思與交流】Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引；
④Fe₂（SO₄）₃、FeSO₄
溶液中硫酸鐵的質量為10g．

點評 要想解答好這類題目，首先，要理解和熟記根據化學反應方程式的計算步驟和格式，以及與之相關的知識等．然后，根據所給的問題情景，結合所學的相關知識和技能，細致地分析題意，并細心地探究、推理后，按照題目要求進行認真地選擇或解答即可．