Question

鋯（Zr）元素是核反應(yīng)堆燃料棒的包裹材料，二氧化鋯（ZrO₂）可以制造耐高溫納米陶瓷．我國有豐富鋯英石（ZrSiO₄），含Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，生產(chǎn)鋯的流程之一如下：
方法二：氯腐法


（1）完成方法一高溫熔融時的主要反應(yīng)方程式ZrSiO₄ +4NaOH=Na₂ZrO₃ +

 

．
（2）方法一中為了提高浸出率可采取的方法有

 

、

 

（列舉兩種）；
（3）寫出ZrOCl₂?8H₂O在900°C生成ZrO₂的反應(yīng)方程式

 

；
（4）與方法一相比方法二的優(yōu)點有

 

（列舉一條）；
（5）關(guān)于二氧化鋯納米陶瓷和鋯合金的說法不正確的是

 

；（單選）
A、二氧化鋯納米陶瓷是新型無機非金屬材料
B、1納米=10^-10米
C、鋯合金的硬度比純鋯要高
D、福島核電站的爆炸是由鋯合金在高溫下與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣爆炸引起
（6）一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通丁烷；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（ZrO₂）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O^2-．在熔融電解質(zhì)中，O^2-向

 

（填正、負(fù)）極移動．負(fù)極電極反應(yīng)為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）由質(zhì)量守恒定律可知，還生成硅酸鈉；
（2）提高浸出率，可酸洗或延長水洗的時間等；
（3）ZrOCl₂?8H₂O在900℃生成ZrO₂的反應(yīng)方程式由流程可知分解生成ZrO₂，H₂O；
（4）方法一的優(yōu)點為時間短、流程及操作簡單；
（5）A、二氧化鋯納米陶瓷是新型無機非金屬材料；
B、1納米=10^-9米；
C、合金熔點低于各成分，硬度和強度大于各成分；
D、鋯合金在高溫下與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣；
（6）丁烷具有還原性，為原電池的負(fù)極，被氧化，電極反應(yīng)式為C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，通入空氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，總反應(yīng)式為2C₄H₁₀+13O₂→8CO₂+10H₂O，以此解答該題．

解答： 解：（1）由質(zhì)量守恒定律可知，還生成硅酸鈉，則該反應(yīng)為ZrSiO₄ +4NaOH=Na₂ZrO₃+Na₂SiO₃，+2H₂O，故答案為：Na₂SiO₃，+2H₂O；
（2）提高浸出率，實現(xiàn)Na₂ZrO₃、Na₂SiO₃的分離，可酸洗或延長水洗的時間等，故答案為：酸洗；延長水洗的時間；
（3）ZrOCl₂?8H₂O在900℃生成ZrO₂的反應(yīng)方程式由流程可知分解生成ZrO₂、H₂O，由原子守恒可知產(chǎn)物中還有HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZrOCl₂?8H₂O

900℃  .

ZrO₂+2HCl↑+7H₂O↑，
故答案為：ZrOCl₂?8H₂O

900℃  .

ZrO₂+2HCl↑+7H₂O↑；
（4）方法一的優(yōu)點為時間短、流程及操作簡單，故答案為：流程和操作簡單；
（5）A．二氧化鋯納米陶瓷是無機非金屬形成的材料，是新型無機非金屬材料，故A正確；
B．1納米=10^-9米，故B錯誤；
C．合金硬度、強于各成分，熔點低于各成分，鋯合金的硬度比純鋯要高，故C正確；
D．日本福島核電站的爆炸可能是由鋯合金在高溫下與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣爆炸引起，故D正確；
故答案為：B；
（6）原電池中陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動，通入丁烷一極是負(fù)極，由于電解質(zhì)為非水物質(zhì)，則電解質(zhì)中不存在OH^-離子，負(fù)極電極反應(yīng)式為C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，故答案為：負(fù)；C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O．

點評：本題考查了物質(zhì)制備的流程，涉及混合物分離、提純及化學(xué)方程式的方法、物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用、原電池反應(yīng)原理的應(yīng)用及電極反應(yīng)書寫，綜合性較強，注意原電池電解質(zhì)不是電解質(zhì)溶液，題目難度中等．