Question

1．纳米材料具有许多优良的特性，合成与研究各种纳米材料引起了科学家的浓厚兴趣．纳米ZrO₂在电化学等领域有良好的应用前景．微乳液法制备纳米ZrO₂的工艺流程如下．

已知：①Zr（OH）₄在水中不稳定，受热分解为ZrO₂和H₂O．
②大块固体加热时内部水分不易挥发出来．
（1）加热反应的化学方程式为ZrOCl₂+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZrO₂+2HCl↑．
（2）丙酮洗涤的作用主要是除去Cl^-（填阴离子符号）等杂质，检验洗涤是否干净的方法是取最后一次洗涤液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生，证明洗净，否则未洗净．
（3）研磨的目的是减小ZrO₂固体颗粒的体积，使ZrO₂得到充分干燥．
（4）ZrO₂属于酸性氧化物，下列属于其性质的是AD．
A．不溶于水    B．可溶于水    C．不与熔融烧碱反应    D．能与熔融烧碱反应
（5）与普通ZrO₂粉末催化剂相比，纳米ZrO₂催化剂因比表面积大而具有较高的催化效率．下列关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是D．
A．二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料
B．1纳米=10^-7厘米   
C．锆合金的硬度比纯锆要高
D．ZrO₂陶瓷牙备受牙科医生青睐，但它极易被酸性食物腐蚀．

Answer 1

分析 根据题中流程，ZrOCl₂在水溶液中加热发生水解生成ZrO₂和HCl，过滤后用丙酮洗涤得ZrO₂固体，干燥后研磨，热处理充分失水可得ZrO₂粉末，
 （1）根据元素守恒可写出化学方程式；
（2）ZrO₂固体表面的杂质主要为氯化氢，可用丙酮洗涤，根据洗涤滤液中是否有氯离子可判断洗涤是否干净；
（3）大块固体加热时内部水分不易挥发出来，据此判断；
（4）根据ZrO₂的溶解性和酸性氧化物的特点判断；
（5）比表面积大，催化效率高；二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料，根据长度单位换算可知1纳米=10^-7厘米，合金的硬度比纯金属要高，ZrO₂陶瓷牙备受牙科医生青睐，不易被酸性食物腐蚀，据此答题；

解答 解：根据题中流程，ZrOCl₂在水溶液中加热发生水解生成ZrO₂和HCl，过滤后用丙酮洗涤得ZrO₂固体，干燥后研磨，热处理充分失水可得ZrO₂粉末，
 （1）根据元素守恒可知，加热反应的化学方程式为ZrOCl₂+H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ ZrO₂+2HCl↑，
故答案为：ZrOCl₂+H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ ZrO₂+2HCl↑；
（2）ZrO₂固体表面的杂质主要为氯化氢，可用丙酮洗涤，所以丙酮洗涤的作用主要是除去Cl^-，判断洗涤是否干净的方法是取最后一次洗涤液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生，证明洗净，否则未洗净，
故答案为：Cl^-；取最后一次洗涤液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生，证明洗净，否则未洗净；
（3）大块固体加热时内部水分不易挥发出来，所以研磨的目的是减小ZrO₂固体颗粒的体积，使ZrO₂得到充分干燥，
故答案为：减小ZrO₂固体颗粒的体积，使ZrO₂得到充分干燥；
（4）根据题中流程可知，ZrO₂难溶于水，ZrO₂是酸性氧化物，所以可以与熔融烧碱反应，
故选AD；
（5）纳米ZrO₂的比表面积大于普通ZrO₂粉末，所以催化效率高；二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料，根据长度单位换算可知1纳米=10^-7厘米，合金的硬度比纯金属要高，ZrO₂陶瓷牙备受牙科医生青睐，不易被酸性食物腐蚀，故ABC正确，D错误，故选D，
故答案为：比表面积大；D．

点评 本题主要考查ZrO₂的制备，涉及化学方程式的书写、沉淀洗涤、元素化合物质知识等内容，中等难度，答题时注意实验基本操作和基础知识的灵活运用．