纳米二氧化锆(ZrO2)是制备特种陶瓷(china)最重要的原料之一。由锆英石(主要成分为...

纳米二氧化锆(ZrO2)是制备特种陶瓷(china)最重要的原料之一。由锆英石(主要成分为ZrSiO4)制备二氧化锆的工艺流程如图所示：

（1）写出“碱熔”时主要反应的化学方程式__________________________________。

（2）“水洗”所产生的“废液”主要成分为NaOH 和__________（填化学式），试写此成分的一种用途________________________________。

（3）写出“酸分解”生成ZrO2+反应的离子方程式__________________________________。

（4）根据图（1）分析ZrO2+浓度对ZrO2粒径的影响_____________________________________。

（5）ZrO2+溶液中常含有Fe3+（浓度为0.03mol·L-l），一般用草酸络合处理净化。若未净化处理直接加入氨水调节溶液pH，能否使ZrO2+完全转化为纯净的ZrO(OH)2沉淀，试通过计算说明。已知ZrO2+完全沉淀时浓度为1.0×10 -5 mol·L-l ，ZrO(OH)2、Fe(OH)3的Ksp分别为4.0×10-26、8.0×10-38， ≈3.16。__________________________________________________。

（6）ZrO(OH)2煅烧制取纳米ZrO2时，升温速率与重量百分率之间的关系如图（2）所示。

煅烧时最佳升温速率为________________，理由是______________________。

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ZrO2是重要的耐高温材料，可用作陶瓷遮光剂。天然锆英石的主要成分为ZrSiO4，另外还含有铁、铝、铜等金属元素的氧化物杂质，工业上以天然锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如下图所示：

已知：Fe（SCN）3难溶于MIBK; Zr（SCN）4在水中的溶解度不大，易溶于MIBK。

请回答下列问题：

（1）ZrSiO4锆元素的化合价为____________。

（2）“氯化”主反应为ZrSiO4（s）＋2C（s）＋4Cl2（g）ZrCl4（g）＋SiCl4（g）＋2CO2（g）　ΔH<0，相同时间内ZrCl4的产率随温度变化如图所示，由图可知“氯化”的最佳温度是________________。“氯化”过程中ZrCl4的产率随温度升高先增大后减小的原因是_________。

（3）写出Al2O3高温“氯化”过程中转化为AlCl3的化学方程式： ____________。

（4）本流程使用NaCN除铜，若盐酸“溶解”后溶液中的c（Cu2＋）＝0.01 mol·L－1，当溶液中Cu2＋开始沉淀时，c（CN－）＝______________。{已知Ksp[Cu（CN）2]＝4.00×10－10}

（5）实验室进行“萃取”和“反萃取”的玻璃仪器是________。流程中“萃取”与“反萃取”的目的是_______。

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ZrO2是重要的耐温材料，可用作陶瓷遮光剂。天然锆英石(ZrSiO4)含有铁、铝、铜等金属元素的氧化物杂质，工业以锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如下：

已知：Fe(SCN)3难溶于MIBK； Zr(SCN)4在水中溶解度不大，易溶于MIBK。

(1)锆英石中锆元素的化合价为____________。

(2)氯化主反应：ZrSiO4(s)+2C(s)+4Cl2(g) ZrCl4(g)+SiCl4(g)+2CO2(g)　 △H<0，ZrC14的产率随温度变化如图所示，由图可知氯化的最佳条件是_________。氯化过程ZrC14的产率随温度升高先增大后减小的原因是 __________。

(3)写出A12O3高温氯化过程中转化为AlC13的化学方程式___________________；

(4)Na2S、H2S、NaCN等均为常用的铜沉淀剂，本流程使用NaCN除铜，不采用Na2S、H2S的原因是__________（用离子方程式解释）。若盐酸溶解后溶液中c(Cu2+)=0.01mol/L，当溶液中Cu2+开始沉淀时，c(CN-)= ___________。(已知Ksp[Cu(CN)2]=4.00×10-10)

(5)实验室进行萃取和反萃取的仪器是_______。流程中萃取与反萃取的目的是_________。

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ZrO2是重要的耐温材料，可用作陶瓷遮光剂。天然锆英石(ZrSiO4)含有铁、铝、铜等金属元素的氧化物杂质，工业以锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如下：

已知：Fe(SCN)3难溶于MIBK； Zr(SCN)4在水中溶解度不大，易溶于MIBK。

(1)锆英石中锆元素的化合价为____________。

(2)氯化主反应：ZrSiO4(s)+2C(s)+4Cl2(g) ZrCl4(g)+SiCl4(g)+2CO2(g)　 △H<0，ZrC14的产率随温度变化如图所示，由图可知氯化的最佳条件是_________。氯化过程ZrC14的产率随温度升高先增大后减小的原因是 __________。

(3)写出A12O3高温氯化过程中转化为AlC13的化学方程式___________________；

(4)Na2S、H2S、NaCN等均为常用的铜沉淀剂，本流程使用NaCN除铜，不采用Na2S、H2S的原因是__________（用离子方程式解释）。若盐酸溶解后溶液中c(Cu2+)=0.01mol/L，当溶液中Cu2+开始沉淀时，c(CN-)= ___________。(已知Ksp[Cu(CN)2]=4.00×10-10)

(5)实验室进行萃取和反萃取的仪器是_______。流程中萃取与反萃取的目的是_________。

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无色透明的锆石(主要成分为ZrSiO4)酷似钻石，是很好的钻石代用品。锆石又称锆英石，常含有铁、铝、铜的氧化物杂质。工业上一种以锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如图所示：

己知：i.Zr在化合物中通常显+4价，“氯化”过程中除C、O元素外，其他元素均转化为高价氯化物；

ii.SiC14极易水解生成硅酸；ZrC14易溶于水，390℃升华；

iii.Fe(SCN)3难溶于有机溶剂MIBK，Zr(SCN)4在水中的溶解度小于在有机溶剂MIBK中的溶解度。

请回答下列问题：

(1)“粉碎”锆英石的目的为 ___。

(2)①“氯化”过程中，锆英石发生的主要反应的化学方程式为 ___。

②“氯化”过程中ZrC14的产率与温度、压强的关系如图所示：

由图可知，“氯化”过程选择的最佳条件为____，“氯化”温度超过390℃时，ZrC14产率降低的原因为 ___。

(3)“滤液1”中含有的阴离子除OH-、Cl-外，还有 _______。

(4)①常用的铜抑制剂有NaCN(氰化钠)，NaCN可与铜离子反应生成Cu(CN)2{Ksp[Cu(CN)2]=4×10-10}沉淀。己知盐酸溶解后的溶液中Cu2+的浓度为1 mol∙L-1，当溶液中Cu2+浓度不大于1×10-6 mol∙L-1时即达到后续生产的要求，则欲处理1L该溶液至少需要2mol∙L-1的NaCN溶液的体积为____L(溶液混合时的体积变化忽略不计，计算结果保留两位小数)。

②由于氰化钠有剧毒，所以需要对“废液”中的氰化钠进行处理，通常选用漂白粉或漂白液在碱性条件下将氰化钠氧化，其中一种产物为空气的主要成分。请写出在碱性条件下漂白液与氰化钠反应的离子方程式____。

(5)通过“萃取”“反萃取”可以分离铁，富集锆，原理为____。

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氧化材料具有高硬度、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能。以锆英石(主要成分为 ZrSiO4，含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料通过碱熔法制备氧化锆(ZrO2)的流程如下：

25℃时，有关离子在水溶液中沉淀时的pH数据：

请回答下列问题：

(1)流程中旨在提高化学反应速率的措施有___________。

(2)操作I的名称是___________滤渣2的成分为___________。

(3)锆英石经“高温熔融”转化为Na2ZrO3，写出该反应的化学方程式：___________。

(4)“调节pH”时，合适的pH范围是___________。为了得到纯的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是___________。

(5)写出“高温煅烧”过程的化学方程式___________。根据ZrO2的性质，推测其两种用途___________。

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氧化材料具有高硬度、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能。以锆英石(主要成分为 ZrSiO4，含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料通过碱熔法制备氧化锆(ZrO2)的流程如下：

25℃时，有关离子在水溶液中沉淀时的pH数据：

请回答下列问题：

(1)流程中旨在提高化学反应速率的措施有___________。

(2)操作I的名称是___________滤渣2的成分为___________。

(3)锆英石经“高温熔融”转化为Na2ZrO3，写出该反应的化学方程式：___________。

(4)“调节pH”时，合适的pH范围是___________。为了得到纯的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是___________。

(5)写出“高温煅烧”过程的化学方程式___________。根据ZrO2的性质，推测其两种用途___________。

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氧化材料具有高硬度、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能。以锆英石(主要成分为 ZrSiO4，含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料通过碱熔法制备氧化锆(ZrO2)的流程如下：

25℃时，有关离子在水溶液中沉淀时的pH数据：

请回答下列问题：

(1)流程中旨在提高化学反应速率的措施有___________。

(2)操作I的名称是___________滤渣2的成分为___________。

(3)锆英石经“高温熔融”转化为Na2ZrO3，写出该反应的化学方程式：___________。

(4)“调节pH”时，合适的pH范围是___________。为了得到纯的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是___________。

(5)写出“高温煅烧”过程的化学方程式___________。根据ZrO2的性质，推测其两种用途___________。

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(14分)锆产业是极有发展潜力及前景的新兴产业，锆(Zr)元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆(ZrO2)可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石(ZrSiO4)，含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质，生产锆流程之一如下：

试回答下列问题：

(1)写出上述流程中高温气化的反应方程式(碳转化成CO)：_______________________________________________。

(2)写出ZrOCl2·8H2O在900 ℃生成ZrO2的反应方程式： ______________ ______________________________________________。

(3)关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是________(单选)。

A．二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料

B．1 nm＝10－10m

C．锆合金的硬度比纯锆要高

D．日本福岛核电站的爆炸可能是由锆合金在高温下与水蒸气反应产生的氢气

爆炸引起的

(4)一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的二氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。在熔融电解质中，O2－向________(填“正”或“负”)极移动。电池正极电极反应为__________________，负极电极反应为________________________________。

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锆（Zr）元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆（ZrO2）可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石（ZrSiO4）含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质，碱熔法生产锆的流程如下：

已知25℃时部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：

（1）完成高温熔融时的主要反应方程式：ZrSiO4 + 4NaOH　 ＝　 Na2ZrO3 + 　　　　　　　　　 +　　　　　　　　

（2）为了提高浸出率可采取的方法有　　　　　　　　　　　 、　　　　　　　　 （列举两种）

（3）生成滤渣2的成分　　　　　　　　　　　　　　　　　 （用化学式表示）

（4）用氨水将滤液2的pH调至　　 ≤pH＜　　　 ，目的是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）往流程中滤渣1中加入盐酸溶液，过滤不溶物后，再将滤液在不断通入　　　　　　 气流同时蒸发结晶，可回收得到铁的氯化物FeCl3晶体。

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