Question

【題目】ZrO2常用作陶瓷材料，可由鋯英砂(主要成分為ZrSiO4，還含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))通過(guò)如下流程制取。

已知：①ZrSiO4能與燒堿反應(yīng)生成Na2ZrO3和Na2SiO3，Na2ZrO3與酸反應(yīng)生成ZrO2+

②部分金屬離子在實(shí)驗(yàn)條件下開始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

(1)“熔融”過(guò)程中， ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________濾渣I的化學(xué)式為_______________

(2)“氧化”過(guò)程中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__________________調(diào)“pH=a”時(shí)，a的范圍是________________

(3)為得到純凈的ZrO2，濾渣Ⅲ要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是________________

(4)濾渣Ⅲ的成分是Zr(CO3)2·xZr(OH)4取干操后的濾渣Ⅲ 37.0g，煅燒后可得到24.6 g ZrO2則x等于____________________，“調(diào)pH=8.0”時(shí)，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________ 。

Answer 1

【答案】ZrSiO4+4NaOH=Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O H2SiO3 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.2≤a<6.2 取最后一次洗滌液于試管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生說(shuō)明已洗干凈 1 2ZrO2++2CO32-+2H2O=Zr(CO3)2·Zr(OH)4↓

【解析】

鋯英砂（主要成分為ZrSiO4，還含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)），加NaOH熔融，ZrSiO4轉(zhuǎn)化為Na2SiO3和Na2ZrO3，氧化鋁轉(zhuǎn)化為NaAlO2，SiO2轉(zhuǎn)化為Na2SiO3，Fe2O3不反應(yīng)，再加過(guò)量鹽酸酸浸，Na2ZrO3與酸反應(yīng)生成ZrO2+，Na2SiO3與HCl生成硅酸沉淀，偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鋁、碳酸亞鐵、氧化鐵轉(zhuǎn)化為氯化亞鐵、氯化鐵，過(guò)濾分離，濾渣I為硅酸，濾液中含有ZrO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+，Na+、Cl-等，加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子，加氨水調(diào)節(jié)pH，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，過(guò)濾分離濾渣II為氫氧化鐵、氫氧化鋁，濾液中主要含有ZrO2+、NH4+、Cl-，Na+、Cl-等，再加氨水調(diào)節(jié)pH，使ZrO2+轉(zhuǎn)化為Zr（OH）4沉淀，過(guò)濾、洗滌、干燥得到Zr（OH）4，加熱分解即可得到ZrO2，以此解答該題。

（1）由題給信息知， ZrSiO4與NaOH反應(yīng)生成Na2SiO3和Na2ZrO3，其反應(yīng)的方程式為：ZrSiO4+4NaOH=Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O，加過(guò)量鹽酸酸浸，Na2SiO3與HCl生成硅酸沉淀，過(guò)濾，濾渣I為H2SiO3，故答案為：ZrSiO4+4NaOH=Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O；H2SiO3；

（2）“氧化”過(guò)程中，雙氧水在酸性條件下將Fe2+氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，調(diào)節(jié)pH，可使鐵離子和鋁離子完全沉淀，但要避免生成Zr(OH)4，由表中數(shù)據(jù)可知pH的范圍為5.26.2，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；5.2≤a<6.2；

（3）Zr(OH)4表面為附著Cl-等，檢驗(yàn)Zr(OH)4是否洗滌干凈的方法是：取最后一次洗滌液于試管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生說(shuō)明已洗干凈，故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生說(shuō)明已洗干凈；

（4）濾渣Ⅲ的成分是Zr(CO3)2xZr(OH)4，取干操后的濾渣Ⅲ37.0g，煅燒后可得到24.6gZrO2，則 ，x=1，“調(diào)pH=8.0”時(shí)，反應(yīng)生成Zr(CO3)2·Zr(OH)4，則所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2ZrO2++2CO32-+2H2O=Zr(CO3)2·Zr(OH)4↓，故答案為1；2ZrO2++2CO32-+2H2O=Zr(CO3)2·Zr(OH)4↓。