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(...

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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锆(40Zr)是现代工业的重要金属原料，具有良好的可塑性，抗蚀性能超过钛。以锆英石(主要成分是ZrSiO4，还含有少量A12O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料生产锆及其化合物的流程如图所示：

（1）SiCl4的电子式为__________。上述流程中，高温气化存在多个反应，若不考虑反应中的损失，则分馏后得到的SiCl4质量通常比由纯ZrSiO4发生的反应得到的SiCl4质量大，原因是___________________________________________________。

（2）高温气化后的固体残渣除C外，还含有的金属元素有________

（3）写出上述流程中ZrCl4与水反应的化学方程式：_____________________。　　

（4）锆还是核反应堆燃料棒的包裹材料，锆合金在高温下与水蒸气反应产生氢气，二氧化锆可以制造耐高温纳米陶瓷。下列关于锆、二氧化锆的叙述中，正确的是_____(填序号)。

a．锆合金比纯锆的熔点高，硬度小

b．二氧化锆陶瓷属于新型无机非金属材料

c．将一束光线通过纳米级二氧化锆会产生一条光亮的通路

d．可采用氦作反应堆包裹核燃料的锆合金的冷却剂

（5）工业上电解K2ZrF6与KCl等组成的熔体也可制取金属锆。写出电解的总反应方程式并标明

电子转移的方向和数目 _________________________________________________。

（6）某燃料电池是以C2H4作为燃料气，另一极通入氧气，电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－，则负极上发生的反应式为_____________________。

（7）极稀溶液中溶质的物质的量浓度很小，常用其负对数pc表示（pcB=－lgcB）。如某溶液中溶质的物质的量浓度为1×10﹣5mol·L﹣1 ，则该溶液中溶质的pc=5。下列说法正确的是_____

A．电解质溶液的pc（H+）与pc（OH﹣）之和均为14

B．用盐酸滴定某浓度的KOH溶液，滴定过程中pc（H+）逐渐增大

C．BaCl2溶液中逐滴加入硫酸溶液，滴加过程中pc（Ba2+）逐渐减小

D．某温度下Ksp（Zr(CO3)2）=4.0×10﹣12 ，则其饱和溶液中pc（Zr4+）+ pc（CO32﹣）=7.7

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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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钼是一种过渡金属元素，其单质通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种金属可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。下图是化工生产中制备金属钼的主要流程：

(1)用简单氧化物形式表示的组成：____________________________。

(2)写出反应①的化学方程式：______________________。

(3)反应①的尾气可以再利用，写出两种利用该尾气制得的化学药品：______________________。

(4)工业上制备还原性气体的反应原理有：，。将含甲烷体积分数为80%的a L（标准状况下）天然气与足量二氧化碳和水蒸气混合物在高温下反应，甲烷的转化率为90%，用产生的还原性气体（和）依据反应⑤冶炼钼，理论上生成钼的质量为___________（已知的相对原子质量为96）

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钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。

(1)写出反应①的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(2)反应①的尾气可以再利用，写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂　 　　　　　　　　　　 。

(3)如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有　　 　 　　　　　　　　　 。

(4)钼在空气中灼烧生成三氧化钼，三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠；三氧化钼不溶于盐酸或稀硫酸。钼酸钠的化学式为　　　 　　　　 　　 。

(5)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2＋CH42CO＋2H2，CH4＋H2OCO＋3H2。含甲烷体积分数为80%的a L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼，理论上能生产钼的质量为　　　　　 。

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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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锆及其化合物作为新材料，具有相当重要的意义。氧氯化锆(ZrOCl2)是制备锆系列材料的一种重要中间产品，用锆英砂(主要成分ZrSiO4)制备水合氧氯化锆有多种方法，目前使用较多的是“一酸一碱法”，其主要流程如图：

已知：①Na2ZrO3在强碱性的介质中不溶解或水解；②硅酸和原硅酸都具有吸附性。

回答下列问题：

(1)“碱烧”过程中生成“碱熔料”的化学方程式为___。

(2)“水洗压滤”工艺可以将30~70%的硅除去，如图表示的是各种工艺变化对水洗除硅率的影响，则为了提高除硅率应采取的措施是___(任意回答两条即可)。

(3)硅的去除还有一部分是通过上述流程中的___工艺实现的，这一部分硅转化成的物质是___(填化学式)。

(4)水洗压滤的主要目的是除硅，则转型压滤的主要目的是除去___，转型压滤过程中生成ZrO(OH)2的离子方程式为___。

(5)操作M包括___、过滤、洗涤、干燥；上述工艺若不加改进，锆的损失会比较大，为了减少锆的损失，应该改进的措施是___。

(6)称取3.220g产品(水合氧氯化锆)，溶于盐酸配制成1000mL溶液，取25mL于锥形瓶中，加热至90℃以上，并滴入2滴二甲酚橙指示剂，趁热用0.0125mol·L-1EDTA标准溶液滴定，当溶液由红色变为黄色且半分钟不褪色时，消耗EDTA溶液20mL。计算水合氧氯化锆的化学式为___(EDTA与ZrO2+在上述条件下以1：1比例反应)。

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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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