Question

鋯（Zr）元素是核反應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，生產鋯的流程之一如下：
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的反應方程式

 

；
（4）與方法一相比方法二的優(yōu)點有

 

（列舉一條）；
（5）關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產生的氫氣爆炸引起
（6）一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通丁烷；電解質是摻雜氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（ZrO₂）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O^2-．在熔融電解質中，O^2-向

 

（填正、負）極移動．負極電極反應為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質的分離、提純的基本方法選擇與應用

專題：實驗設計題

分析：（1）由質量守恒定律可知，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產生的氫氣；
（6）丁烷具有還原性，為原電池的負極，被氧化，電極反應式為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，電極反應式為O₂+4e^-=2O^2-，總反應式為2C₄H₁₀+13O₂→8CO₂+10H₂O，以此解答該題．

解答： 解：（1）由質量守恒定律可知，還生成硅酸鈉，則該反應為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的反應方程式由流程可知分解生成ZrO₂、H₂O，由原子守恒可知產物中還有HCl，反應的化學方程式為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產生的氫氣爆炸引起，故D正確；
故答案為：B；
（6）原電池中陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，通入丁烷一極是負極，由于電解質為非水物質，則電解質中不存在OH^-離子，負極電極反應式為C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，故答案為：負；C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O．

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