题目内容

(14分)锆产业是极有发展潜力及前景的新兴产业,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),含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质,生产锆流程之一如下:

 

试回答下列问题:

(1)写出上述流程中高温气化的反应方程式(碳转化成CO):_______________________________________________。

(2)写出ZrOCl2·8H2O在900 ℃生成ZrO2的反应方程式: ______________ ______________________________________________。

(3)关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是________(单选)。

A.二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料

B.1 nm=10-10m

C.锆合金的硬度比纯锆要高

D.日本福岛核电站的爆炸可能是由锆合金在高温下与水蒸气反应产生的氢气

爆炸引起的

(4)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)的二氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。在熔融电解质中,O2-向________(填“正”或“负”)极移动。电池正极电极反应为__________________,负极电极反应为________________________________。

 

(1)4C+4Cl2+ZrSiO4ZrCl4+SiCl4+4CO

(2)ZrOCl2·8H2OZrO2+2HCl↑+7H2O↑

(3)B

(4)负 O2+4e-=2O2- C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O

【解析】(1)根据流程图中“高温气化”前后的物质可判断反应物为ZrSiO4、Cl2、C,生成物为SiCl4、ZrCl4和CO,故该反应的化学方程式为ZrSiO4+4Cl2+4CSiCl4+ZrCl4+4CO。(2)ZrOCl2·8H2O在900 ℃生成ZrO2的化学方程式为ZrOCl2·8H2OZrO2+2HCl↑+7H2O↑。(3)根据题目提示“二氧化锆(ZrO2)可以制造耐高温纳米陶瓷”可知选项A正确:1 nm=10-9 m,B项错;合金的硬度一般比其成分金属的硬度高,C项正确;锆合金在高温下与水蒸气反应生成氢气,D项正确。(4)正极为氧气得电子,发生还原反应,故反应式为O2+4e-=2O2-;负极为丁烷失电子,发生氧化反应,反应式为C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O。由两个电极的反应式可知,正极生成O2-,而负极反应需要O2-,故O2-从正极向负极移动。

 

练习册系列答案
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(14分)工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如下:

 

已知:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O

(1)实验操作Ⅰ的名称为________;在空气中灼烧固体混合物D时,用到多种硅酸盐质的仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有________(填仪器名称)。

(2)滤液A中铁元素的存在形式为________(填离子符号),生成该离子的离子方程式为_______________________________________________

________,检验滤液A中存在该离子的试剂为________(填试剂名称)。

(3)金属单质E与固体混合物F发生的某一反应可用于焊接钢轨,该反应的化学方程式为_____________________________________________________。

(4)常温下,等pH的NaAlO2和NaOH两份溶液中,由水电离出的c(OH-)前者为后者的108倍。则两种溶液的pH=________。

(5)①利用电解法进行粗铜精炼时,下列叙述正确的是________(填代号)。

a.电能全部转化为化学能

b.粗铜接电源正极,发生氧化反应

c.精铜作阴极,电解后电解液中Cu2+浓度减小

d.粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系

②从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂,测定粗铜样品中金属铜的质量分数,涉及的主要步骤:称取一定质量的样品→______________→过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量。(填缺少的操作步骤,不必描述操作过程的细节)

 

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