二氧化锆是重要的耐高温材料.陶瓷绝缘材料．以锆英砂(主要成分为ZrSiO4.还含有少量Fe2O3.Al2O3.SiO2等杂货)为原料制备二氧化锆(ZrO2)的工艺流程如图所示．已知:①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO2.Na2ZrO2与酸反应生成ZrO2+②部分离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀时的pH如表?离子Fe3+AP+ZrO2+开始� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

11．二氧化锆是重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料．以锆英砂（主要成分为ZrSiO₄，还含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂等杂货）为原料制备二氧化锆（ZrO₂）的工艺流程如图所示．

已知：①ZrO₂能与烧碱反应生成可溶于水的Na₂ZrO₂，Na₂ZrO₂与酸反应生成ZrO²⁺
②部分离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀时的pH如表？

离子	Fe³⁺	AP⁺	ZrO²⁺
开始沉淀pH	1.9	3.3	6.2
完仝沉淀pH	3.2	5.2	8.0

（l）经熔融后，锆英砂中Zr元素以Na₂ZrO₃（写化学式）形式存在，写出酸浸时生成Al³⁺、Fe³⁺的离子方程式：Fe₂O₃+6H⁺=Fe³⁺+3H₂O，AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O
（2）滤渣I的主要成分的名称为硅酸
（3）向过滤Ⅰ所得溶液中加氨水调pH=a，其目的是除去Fe³⁺、Al³⁺
（4）向过滤Ⅲ所得溶液中加入CaCO₂粉末并加热，可得CO₂和另一种气体，该反应的离子方程式为2NH₄⁺+CaCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ca²⁺+2NH₃↑+CO₂↑+H₂O．

分析锆英砂（主要成分为ZrSiO₄，也可表示为ZrO₂•SiO₂，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．
（1）高温下，ZrSiO₄与NaOH反应生成Na₂SiO₃和Na₂ZrO₃；酸浸时生成Al³⁺、Fe³⁺的反应是氧化铁和酸反应生成氯化铁和水，偏铝酸钠和盐酸反应生成氯化铝和水；
（2）加过量盐酸酸浸，Na₂SiO₃与HCl生成硅酸沉淀，过滤，滤渣为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，根据表中数据判断；加氨水至pH=b时，ZrO²⁺与NH₃•H₂O反应生成Zr（OH）₄沉淀；
（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．

解答解：（1）高温下，ZrSiO₄与NaOH反应生成Na₂SiO₃和Na₂ZrO₃，其反应的方程式为：ZrSiO₄+4NaOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+Na₂ZrO₃+2H₂O，经熔融后，锆英砂中Zr元素以Na₂ZrO₃存在，酸浸时生成Al³⁺、Fe³⁺的反应是氧化铁和酸反应生成氯化铁和水，偏铝酸钠和盐酸反应生成氯化铝和水，反应的离子方程式为：Fe₂O₃+6H⁺=Fe³⁺+3H₂O，AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O，
故答案为：Na₂ZrO₃；Fe₂O₃+6H⁺=Fe³⁺+3H₂O，AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O；
（2）加过量盐酸酸浸，Na₂SiO₃与HCl生成硅酸沉淀，过滤，滤渣Ⅰ为H₂SiO₃，名称为：硅酸，故答案为：硅酸；
（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，根据数据可知：pH在5.2～6.2时Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀，ZrO²⁺不沉淀，
故答案为：除去Fe³⁺、Al³⁺；
（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 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ca²⁺+2NH₃↑+CO₂↑+H₂O；
故答案为：2NH₄⁺+CaCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ca²⁺+2NH₃↑+CO₂↑+H₂O．

点评本题考查了物质分离提纯的方法和流程分析应用，涉及流程的分析应用、离子方程式的书写、除杂质、基本实验操作等，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，解答该类题目，注意把握实验原理和操作流程的目的，主要是物质性质的理解，题目难度中等．

练习册系列答案

2．相对分子质量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子，所得产物的数目为（　　）

19．

某实验小组用废铁屑（含少量S等元素）为原料制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体[K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O]并测定其组成．
实验一  制备硫酸亚铁铵[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]
小组同学设计如图装置（夹持仪器略去），称取一定量废铁屑于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，在通风橱中置于50～60℃热水浴中加热，充分反应．待锥形瓶中溶液冷却后加入氨水，搅拌使其反应完全，制得浅绿色悬浊液．
（1）实验室保存浓氨水的方法是密封保存，置于冷暗处．
（2）烧杯中高锰酸钾溶液的作用是吸收H₂S等尾气，防止污染空气．
（3）写出锥形瓶中发生中和反应的离子方程式：NH₃•H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O．
（4）若要确保获得浅绿色悬浊液，实验过程应注意的是ab（填序号）．
a．保持铁屑过量        b．控制溶液呈强酸性        c．持续升高温度
实验二  制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体
实验小组用实验一锥形瓶中的悬浊液设计以下实验流程制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体．

已知：25℃时，[Fe（C₂O₄）₃]^3-（aq）+SCN^-（aq）?[Fe（SCN）]²⁺（aq）+3C₂O₄^2-（aq） K=10^-16.2
（5）写出步骤Ⅰ生成黄色沉淀（FeC₂O₄•2H₂O）的化学方程式：（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O+H₂C₂O₄=FeC₂O₄•2H₂O↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄+4H₂O．
（6）步骤Ⅱ水浴加热需控制40℃的理由是温度太高，H₂O₂分解；温度太低，Fe²⁺氧化速度太慢．
（7）小组同学欲检验晶体中含有Fe（Ⅲ），取少量晶体放入试管中，用蒸馏水充分溶解，向试管中滴入几滴0.1mol•L^-1KSCN溶液．请判断上述实验方案是否可行并说明理由．否，因为[Fe（C₂O₄）₃]^3-转化为[Fe（SCN）]²⁺反应的平衡常数小于10^-5，观察不到明显现象，所以无法检验．
实验三测定三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体中C₂O₄^2-的含量
小组同学准确称取m g晶体配制成250mL溶液，取25mL该溶液于锥形瓶中，加入3mol•L^-1硫酸溶液10mL，滴入二苯胺磺酸钠作指示剂，用c mol•L^-1K₂Cr₂O₇标准液滴定至紫红色，平行实验三次，平均消耗标准液V mL．已知：Cr₂O₇^2-在酸性介质中被还原为Cr³⁺．
（8）晶体中C₂O₄^2-质量分数的表达式为$\frac{264cV}{m}%$．

6．氮、磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途．回答下列问题：
（1）直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的，常用于制取阻燃剂聚磷酸铵．
①写出磷酸主要的电离方程式H₃PO₄

H₂PO₄^-+H⁺．
②直链低聚磷酸铵的化学式可表示为（NH₄）_（n+2）P_nO_x，则x=3n+1（用n表示）．
（2）在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式：
□H₂PO₂^-+□Ag⁺+□6OH^-=□PO₄^3-+□Ag+□4H₂O
（3）由工业白磷（含少量砷、铁、镁等）制备高纯白磷（熔点44℃，沸点280℃），主要生产流程如图1：

①除砷过程在75℃下进行，其合理的原因是cd（填字母）．
a．使白磷熔化，并溶于水 b．降低白磷的毒性
c．温度不宜过高，防止硝酸分解 d．适当提高温度，加快化学反应速率
②硝酸氧化除砷时被还原为NO，氧化相同质量的砷．当转化为亚砷酸的量越多，消耗硝酸的量越少（填“多”或“少”）．
③某条件下，用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷，砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如图2，砷的脱除率从a点到b点降低的原因是硝酸浓度大，氧化性强，有较多的硝酸用于氧化白磷，脱砷率低．
（4）银氨溶液中存在平衡：Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq）该反应平衡常数的表达式K=$\frac{c[Ag（N{H}_{3}）_{2}]^{+}}{c（A{g}^{+}）×{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，已知某温度下，K=1.10×10⁷，K_sp[AgCl]=1.45×10^-10，计算得到可逆反应AgCl（s）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数K=1.6×10^-3（保留2位有效数字），1L lmol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.04mol（保留1位有效数字）．

16．

周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序数依次递增．R基态原子中，电子占据的最高能层符号为L，最高能级上只有两个自旋方向相同的电子．工业上通过分离液态空气获得X单质．Y原子的最外层电子数与电子层数之积等于R、W、X三种元素的原子序数之和．Z基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子．请回答下列问题：
（1）Z²⁺基态核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．
（2）YX₄^-的空间构型是正四面体；与YX₄^-互为等电子体的一种分子为CCl₄等（填化学式）；HYX₄酸性比HYX₂强，其原因是HClO₄有 3 个非羟基氧，而 HClO₂有 1 个非羟基氧．
（3）结构简式为RX（W₂H₃）₂的化合物中R原子的杂化轨道类型为sp²；1molRX（W₂H₃）₂分子中含有σ键数目为11N_A．
（4）往Z的硫酸盐溶液中通入过量的WH₃，可生成[Z（WH₃）₄]SO₄，下列说法正确的是A．
A．[Z（WH₃）₄]SO₄中所含的化学键有离子键、极性键和配位键
B．在[Z（WH₃）₄]²⁺中Z²⁺给出孤对电子，WH₃提供空轨道
C．[Z（WH₃）₄]SO₄组成元素中第一电离能最大的是氧元素
（5）某Y与Z形成的化合物的晶胞如图所示（黑点代表Z原子）．
①该晶体的化学式为CuCl．
②已知Z和Y的电负性分别为1.9和3.0，则Y与Z形成的化合物属于共价（填“离子”、“共价”）化合物．
③已知该晶体的密度为ρg．cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则该晶体中Z原子和Y原子之间的最短距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（只写计算式）．

3．按要求完成下列问题
（1）下列各组物质一定属于同系物的是③④，同分异构体的是⑥⑦；同素异形体的是①．（填序号）
①O₂和O₃ ②氕和氚 ③苯和对二甲苯 ④CH₄和C₄H₁₀⑤C₂H₄和C₃H₆
⑥

（2）已知：A、B、C、D、E是五种气态烃，其中A、B、C能使溴水褪色．1摩尔C与2摩尔氯气完全加成，生成物分子中每个碳原子上都连有一个氯原子．A与C、B与E分别具有相同的通式，A在催化剂存在下与氢气反应可得到B，在同温同压下B与氮气的密度相同，D是最简单的有机物，E与A、B、C、D均不是同类物质，且没有同类的异构体．
①请写出A的电子式：

、C的结构简式：CH₂=CH-CH=CH₂、E的键线式：

．
②请写出B与溴水反应的化学反应方程式：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br．

20．下列各组物质中属于纯净物的一组是（　　）

	A．	NH₄HCO₃溶液中加入足量的NaOH浓溶液：NH₄⁺+OH^-═NH₃↑+H₂O
	B．	向FeBr₂溶液中滴加少量氯水：2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-
	C．	用电子式表示HCl的形成过程：+→
	D．	硫磺在空气中燃烧：2S+3O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ 2SO₃

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