题目内容

14．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（ZrSiO4：91.5%），含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质，生产锆的流程如下：
方法一：碱熔法

方法二：氯腐法

（1）完成方法一高温熔融时的主要反应方程式：
ZrSiO4+4NaOH=Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O
（2）方法一中为了提高浸出率可采取的方法有将原料粉碎增大接触面积、加热、搅拌、多次浸取（列举两种）（列举两种）
（3）方法一中所得滤液1中除了OH-、ZrO32-外，还有阴离子是SiO32-、AlO2-．
（4）写出方法二中ZrOCl2•8H2O在900℃生成ZrO2的反应方程式ZrOCl2•8H2O$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$ZrO2+2HCl↑+7H2O↑方法二中由SiCl4与NaOH溶液反应得到含有水玻璃的混合溶液的反应方程式是：SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O
（5）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-向负（填正、负）极移动．负极电极反应为：C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O．
（6）氧化锆陶瓷（ZrO2）因其优良的性能在工业生产上有重要应用，假设碱溶法工艺流程中锆的利用率为80%，则5t的锆英石理论上可制得2.46t氧化锆陶瓷（Zr：91，Si：28，O：16）．

分析 （1）由质量守恒定律可知，还生成硅酸钠；
（2）提高浸出率，可酸洗或延长水洗的时间等；
（3）Al2O3、SiO2、Fe2O3中前二者可以和氢氧化钠之间发生反应，分别得到：偏铝酸钠溶液和硅酸钠溶液，据此回答；
（4）ZrOCl2•8H2O在900℃分解生成ZrO2，SiCl4与NaOH溶液反应得到硅酸钠、氯化钠的混合液，依据流程产物结合原子守恒判断产物写出化学方程式；
（5）丁烷具有还原性，为原电池的负极，被氧化，电极反应式为C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O，通入空气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-=2O2-，总反应式为2C4H10+13O2→8CO2+10H2O，以此解答该题，注意电解质和离子的定向移动方向；
（6）根据Zr元素守恒以及元素的利用率进行相应计算即可．

解答 解：（1）由质量守恒定律可知，还生成硅酸钠，则该反应为ZrSiO4 +4NaOH=Na2ZrO3+Na2SiO3，+2H2O，故答案为：Na2SiO3，2H2O；
（2）提高浸出率，实现Na2ZrO3、Na2SiO3的分离，可酸洗、将原料粉碎增大接触面积、加热、搅拌、多次浸取或延长水洗的时间等，故答案为：将原料粉碎增大接触面积、加热、搅拌、多次浸取（列举两种）；
（3）Al2O3、SiO2、Fe2O3中前二者可以和氢氧化钠之间发生反应，分别得到：偏铝酸钠溶液和硅酸钠溶液，所得到的滤液中，除了OH-、ZrO32-外，还有阴离子是SiO32-、AlO2-，故答案为：SiO32-、AlO2-；
（4）ZrOCl2•8H2O在900℃生成ZrO2的反应方程式由流程可知分解生成ZrO2，H2O，由原子守恒可知产物中还有HCl，反应的化学方程式为ZrOCl2•8H2O$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$ZrO2+2HCl↑+7H2O↑，SiCl4与NaOH溶液反应得到硅酸钠、氯化钠的混合液，即：SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；故答案为：ZrOCl2•8H2O$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$ZrO2+2HCl↑+7H2O↑；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；
（5）原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，通入丁烷一极是负极，由于电解质为非水物质，则电解质中不存在OH-离子，正确的电极反应式为C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O；通入空气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-=2O2-，故答案为：负；C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O；
（6）根据Zr元素守恒，得到锆英石ZrSiO4（91.5%）～ZrO2，所以得到ZrO2的物质的量是$\frac{5×1{0}^{6}×91.5%×80%}{183}$mol=2×104mol，质量是2×104mol×123g/mol=2.46××106g=2.46t，故答案为：2.46．

点评 本题考查了物质制备的流程，涉及混合物分离、提纯及化学方程式的方法、物质性质的应用、原电池反应原理的应用及电极反应书写，综合性较强，注意原电池电解质不是电解质溶液，题目难度较大．

练习册系列答案
相关题目
16．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是（　　）
A．半导体材料碳化硅B．超导材料铜锌合金
C．透明陶瓷材料硒化锌D．超导材料Cs3C60
17．下列说法正确的是（　　）
A．同温同压下，物质的物质的量越大，体积也越大
B．同温同压下，气体的物质的量越大，体积也越大
C．同温同压下，同体积的气体具有相同的原子数
D．体积相同的气体，所含分子数也相同
2．某小组利用如图1装置，用苯与溴在FeBr3催化作用下制备溴苯：

反应剧烈进行，烧瓶中有大量红棕色蒸气，锥形瓶中导管口有白雾出现，蒸馏水逐渐变成黄色．反应停止后按
如图2流程分离产品：
已知：溴苯难溶于水，与有机溶剂互溶；溴、苯、溴苯的沸点依次为59℃、80℃、156℃．
（1）操作Ⅰ为过滤，操作Ⅱ为蒸馏．
（2）“水洗”、“NaOH溶液洗”需要用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯．
（3）向“水洗”后所得水相中滴加KSCN溶液，溶液变红色．推测水洗的主要目的是除去FeBr3．
（4）锥形瓶中蒸馏水变黄的原因是溶解了从烧瓶中挥发出的溴．
（5）已知苯与溴发生的是取代反应，推测反应后锥形瓶中液体含有的两种大量离子，并设计实验方案验证你的推测．
（限选试剂：镁条、四氯化碳、氯水、溴水、蒸馏水）
序号实验步骤预期现象结论
1
2锥形瓶中液体含大量Br-
3锥形瓶中液体含大量H+
9．氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛．硫酸镁还原热解制各高纯氧化蠖是一种新的探索．以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量FeCO3）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：
（1）MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为MgCO3+2H+═Mg2++H2O+CO2↑．
（2）加入H2O2　氧化时，发生反应的化学方程式为2FeSO4+H2O2+H2SO4═Fe2（SO4）3+2H2O．
（3）滤渣2　的成分是Fe（OH）3（填化学式）．
（4）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO4+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑
①实验室中煅烧需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要BC
A．蒸发皿    B．坩埚    C．泥三角    D．石棉网
利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集．

②D中收集的气体可以是CO．（填化学式）．
③B中盛放的溶液可以是d（填字母）．
a．NaOH溶液    b．Na2CO3溶液    C．稀硝酸    d．KMnO4溶液
④A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液厦应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式：3S+6OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S2-+SO32-+3H2O．
19．已知：①A是石油裂解气的主要成份，A的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平；②2CH3CHO+O2$→_{△}^{催化剂}$2CH3COOH．③已知乳酸E的结构简式为 ，现以A为主要原料合成乙酸乙酯，其合成路线如图所示．

回答下列问题：
（1）A结构式．
（2）E的分子中所含官能团羟基、羧基（写名称）
（3）验证D和E共有的官能团常采用的试剂是NaHCO3溶液或Na2CO3，产生的现象为溶液或紫色石蕊试液，产生无色无味的气体 （或试液由紫色变红色）．
（4）写出下列反应的化学方程式并注明反应类型：B→C2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{Cu或Ag}$2CH3CHO+2H2O；类型为氧化反应．
（5）D的一种同分异构体有香味且能在稀硫酸中水解，则该物质的结构简式为HCOOCH3．
6．按要求回答以下问题：
（1）X、Y、Z 是短周期非金属元素，核电荷数依次增大．X原子外围电子排布为ns2np2，Z是地壳中含量最多的元素．W、Q是第四周期元素，其中Q元素的核电荷数为29．W原子核外未成对电子数在同周期中最多．
①Y元素在周期表中的位置为第二周期VA族；其轨道表示式为．
②X、Y、Z元素的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号作答），X与Z形成三原子分子的电子式为（用相关的化学用语作答）．
③Y的氢化物沸点＜Z的氢化物的沸点（填“＞”“＜”或“=”）．
④基态W原子的外围电子排布式为3d54s1．
⑤Q的氢化物的晶胞结构如图1所示，其化学式是CuH．
（2）过渡元素在生活、生产和科技等方面有广泛的用途．
①应用于合成氨反应的催化剂（铁）的表面上存在氮原子，图2为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图（图中小黑色球代表氮原子，灰色球代表铁原子）．则图示铁颗粒表面上氮原子与铁原子的个数比为1：2．
②现代污水处理工艺中常利用聚合铁{简称PFS，化学式为[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m，n＜5，m＜10}在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子．下列说法中不正确的是D．（填序号）
元素MnFe
电离能
（kJ•mol-1）
I1717759
I21 5091561
I33 2482 957
A．PFS中铁显+3价
B．铁原子的价电子排布式是3d64s2
C．由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程
D．由上表可知气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子难
③铂（Pt）单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如3-图丙所示．晶胞中铂（Pt）原子的配位数数为为12．
3．相同质量的下列各烃，完全燃烧后生成CO2最多的是（　　）
A．甲烷B．乙烷C．乙烯D．苯
4．化合物H是合成药物盐酸沙格雷酯的重要中间体，其合成路线如下：

已知：羟基与苯环直接相连的化合物能与氯化铁发生显色反应．
（1）反应①→⑤中属于取代反应的是①③⑤（填序号）．
（2）写出同时满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式．
Ⅰ．分子含有两个苯环；
Ⅱ．分子有7个不同化学环境的氢；
Ⅲ．不能与FeCl3溶液发生显色反应，但水解产物之一能发生此反应．
（3）已知：$→_{Pd/C}^{H_{2}}$．化合物  是合成抗癌药物美发伦的中间体，请写出以 和为原料制备该化合物的合成路线流程图（无机试剂任用）．合成路线流程图示例如下：
H2C═CH2$\stackrel{HBr}{→}$CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH3CH2OH．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网