题目内容
【题目】ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2·SiO2，还含有少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取。
已知：①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2＋。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。
金属离子 | Fe3＋ | Al3＋ | ZrO2＋ |
开始沉淀时pH | 1.9 | 3.3 | 6.2 |
沉淀完全时pH | 3.2 | 5.2 | 8.0 |
(1)“熔融”时ZrSiO4发生反应的化学方程式为________________________________。
(2)“滤渣Ⅰ”的化学式为________________。
(3)为使滤液Ⅰ中的杂质离子沉淀完全，需用氨水调pH＝a，则a的范围是________；继续加氨水至pH＝b时，所发生反应的离子方程式为__________________________________________。
(4)向“过滤Ⅲ”所得滤液中加入CaCO3粉末并加热，得到两种气体。该反应的离子方程式为____________________________。
【答案】 ZrSiO4＋4NaOH
Na2SiO3＋Na2ZrO3＋2H2O H2SiO3 (或H4SiO4) 5.2～6.2 ZrO2＋＋2NH3·H2O＋H2O===Zr(OH)4↓＋2NH4＋ 2NH4＋＋CaCO3
Ca2＋＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O
【解析】锆英砂(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2SiO2，还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)加NaOH熔融，ZrSiO4转化为Na2SiO3和Na2ZrO3，加过量盐酸酸浸，Na2SiO3与HCl生成硅酸沉淀，滤液中含有ZrO2+、Fe3+、Al3+，加氨水调节pH为5.2～6.2，使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀，过滤，滤液中主要含有ZrO2+，再加氨水调节pH使ZrO2+转化为Zr(OH)4沉淀，过滤、洗涤，得到Zr(OH)4，加热分解，即可得到ZrO2。(3)需用氨水调pH=a，使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀，而ZrO2+不能沉淀，根据表中数据判断；加氨水至pH=b时，ZrO2+与NH3H2O反应生成Zr(OH)4沉淀；据此分析解答。
(1)高温下，ZrSiO4与NaOH反应生成Na2SiO3和Na2ZrO3，其反应的方程式为：ZrSiO4+4NaOH
Na2SiO3+Na2ZrO3+2H2O；故答案为：ZrSiO4+4NaOHNa2SiO3+Na2ZrO3+2H2O；
(2)加过量盐酸酸浸，Na2SiO3与HCl生成硅酸沉淀，过滤，滤渣为H2SiO3，故答案为：H2SiO3；
(3)需用氨水调pH=a，使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀，而ZrO2+不能沉淀，根据表中数据可知：pH在5.2～6.2时Fe3+、Al3+完全沉淀，而ZrO2+不沉淀；加氨水至pH=b时，ZrO2+与NH3H2O反应生成Zr(OH)4沉淀，其反应的离子方程式为：ZrO2++2NH3H2O+H2O=Zr(OH)4↓+2NH4+；故答案为：5.2～6.2；ZrO2++2NH3H2O+H2O=Zr(OH)4↓+2NH4+；
(4)过滤Ⅲ所得滤液中主要含有铵根离子，溶液显酸性，加入CaCO3粉末并加热得到氨气和二氧化碳，其反应的离子方程式为：2NH4++CaCO3=Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O，故答案为：2NH4++CaCO3=Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O；
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【题目】工业上用铬铁矿(主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgCO3、SiO2等杂质)为原料制备重铬酸钾晶体(K2Cr2O7)和铁红的流程如下:
已知:I.常见离子开始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:
Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | SiO32- | AlO2- | |
开始沉淀的pH | 1.9 | 4.2 | 8.1 | 9.5 | 10.2 |
沉淀完全的pH | 3.2 | 5.3 | 9.4 | 8.0 | 8.5 |
II.熔融Na2CO3条件下主要发生反应：
2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。
（1）熔融Na2CO3条件下还可以得到的副产物为NaAlO2和Na2SiO3，生成这两种副产物的化学方程式为___________________。
（2）滤渣2的主要成分为________(填化学式)。
（3）用醋酸调节pH2=5的目的为__________；若调节的pH过低，NO2-可被氧化为NO3-，其离子方程式为______________。
（4）调节pH2后，加入KCl控制一定条件，可析出K2Cr2O7晶体的可能理由是_______。
（5）调节pH3的范围为______。
（6）检验滤液4中Fe3+是否沉淀完全的方法是____________。