【題目】鋯(40Zr)是現(xiàn)代工業(yè)的重要金屬原料,具有良好的可塑性,抗蝕性能超過鈦。以鋯英石(主要成分是ZrSiO4,還含有少量A12O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))為原料生產(chǎn)鋯及其化合物的流程如圖所示:

(1)SiCl4的電子式為__________。上述流程中,高溫氣化存在多個(gè)反應(yīng),若不考慮反應(yīng)中的損失,則分餾后得到的SiCl4質(zhì)量通常比由純ZrSiO4發(fā)生的反應(yīng)得到的SiCl4質(zhì)量大,原因是___________________________________________________

(2)高溫氣化后的固體殘?jiān)鼵外,還含有的金屬元素有________

(3)寫出上述流程中ZrCl4與水反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________________

(4)鋯還是核反應(yīng)堆燃料棒的包裹材料,鋯合金在高溫下與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,二氧化鋯可以制造耐高溫納米陶瓷。下列關(guān)于鋯、二氧化鋯的敘述中,正確的是_____(填序號(hào))。

a.鋯合金比純鋯的熔點(diǎn)高,硬度小

b.二氧化鋯陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料

c.將一束光線通過納米級(jí)二氧化鋯會(huì)產(chǎn)生一條光亮的通路

d.可采用氦作反應(yīng)堆包裹核燃料的鋯合金的冷卻劑

(5)工業(yè)上電解K2ZrF6與KCl等組成的熔體也可制取金屬鋯。寫出電解的總反應(yīng)方程式并標(biāo)明

電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目 _________________________________________________。

(6)某燃料電池是以C2H4作為燃料氣,另一極通入氧氣,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)O2-,則負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)式為_____________________。

(7)極稀溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度很小,常用其負(fù)對(duì)數(shù)pc表示(pcB=-lgcB)。如某溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為1×10﹣5mol·L﹣1,則該溶液中溶質(zhì)的pc=5。下列說法正確的是_____

A.電解質(zhì)溶液的pc(H+)與pc(OH)之和均為14

B.用鹽酸滴定某濃度的KOH溶液,滴定過程中pc(H+)逐漸增大

C.BaCl2溶液中逐滴加入硫酸溶液,滴加過程中pc(Ba2+)逐漸減小

D.某溫度下Ksp(Zr(CO3)2)=4.0×10﹣12,則其飽和溶液中pc(Zr4+)+ pc(CO32﹣)=7.7

【答案】因?yàn)殡s質(zhì)中的SiO2也通過反應(yīng)產(chǎn)生了SiCl4Al、FeZrCl4+9H2O===ZrOCl2·8H2O+2HClbdK2ZrF6+4KClZr+6KF+2Cl2↑C2H4+6O2--12e==2CO2+2H2OBD

【解析】

鋯英石(主要成分為ZrSiO4,也可表示為ZrO2SiO2,還含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)),通入足量的氯氣以及和足量的石焦油反應(yīng),ZrSiO4轉(zhuǎn)化為ZrCl4,加水水解,使ZrCl4轉(zhuǎn)化為ZrOCl28H2O,900℃加熱分解,即可得到ZrO2,加入鎂置換得到海綿鋯,加入鎂置換得到海綿鋯。(1)SiCl4分子中硅原子最外層有4個(gè)電子,能形成4個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),每個(gè)氯原子能形成一個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu);根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零,結(jié)合ZrSiO4的化學(xué)式進(jìn)行解答;因鋯英石含有雜質(zhì)SiO2,SiO2也能在高溫氣化條件下反應(yīng)生成SiCl4;(2)根據(jù)高溫條件下物質(zhì)的狀態(tài)進(jìn)行判斷;(3)根據(jù)圖示ZrCl4與水反應(yīng)產(chǎn)物為ZrOCl28H2O,結(jié)合原子守恒進(jìn)行解答;(4)合金是指由一種金屬與其它金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì),合金的硬度大,熔點(diǎn)低,陶瓷屬于無機(jī)非金屬材料,二氧化鋯為化合物無丁達(dá)爾效應(yīng),氦為稀有氣體,能作保護(hù)氣;(5)電解K2ZrF6KCl等組成的熔體,反應(yīng)物為K2ZrF6、KCl,生成物為金屬鋯,鋯的化合價(jià)降低,則氯的化合價(jià)升高生成氯氣,根據(jù)原子守恒即得失電子守恒解答;(6)燃料所在極為負(fù)極,負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),為乙烯失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳和水;

鋯英石(主要成分為ZrSiO4,也可表示為ZrO2SiO2,還含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)),通入足量的氯氣以及和足量的石焦油反應(yīng),ZrSiO4轉(zhuǎn)化為ZrCl4,加水水解,使ZrCl4轉(zhuǎn)化為ZrOCl28H2O,900℃加熱分解,即可得到ZrO2,加入鎂置換得到海綿鋯,加入鎂置換得到海綿鋯。(1)SiCl4分子中硅原子最外層有4個(gè)電子,能形成4個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),每個(gè)氯原子能形成一個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),電子式為:;根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零,氧元素顯-2價(jià),硅元素顯+4價(jià),設(shè)鋯元素(Zr)的化合價(jià)是x,可知ZrSiO4中鋯元素(Zr)的化合價(jià):x+(+4)+(-2)×4=0,則x=+4,鋯英石(主要成分為ZrSiO4,也可表示為ZrO2SiO2,還含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)),雜質(zhì)SiO2也能在高溫氣化條件下反應(yīng)生成SiCl4,則分餾后得到的SiCl4質(zhì)量通常比由純ZrSiO4發(fā)生的反應(yīng)得到的SiCl4質(zhì)量大;(2)高溫氣化后的固體殘?jiān)鼵外,還含有氧化鋁和氧化鐵,故所含有的金屬元素有Al、Fe;(3)ZrCl4與水反應(yīng)產(chǎn)物為ZrOCl28H2O,根據(jù)原子守恒,反應(yīng)方程式為:ZrCl4+9H2O═ZrOCl28H2O+2HCl;(4)a.合金是指由一種金屬與其它金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的混合物.一般說來合金的硬度一般比各成分金屬大,多數(shù)合金的熔點(diǎn) 低于組成它的成分金屬的熔點(diǎn),所以鋯合金比純鋯的熔點(diǎn)低,硬度大,故a錯(cuò)誤;b.陶瓷屬于無機(jī)非金屬材料,二氧化鋯陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料,故b正確;c.將一束光線通過膠體會(huì)產(chǎn)生一條光亮的通路,但二氧化鋯為化合物無丁達(dá)爾效應(yīng),故c錯(cuò)誤;d.氦為稀有氣體,可采用氦作反應(yīng)堆包裹核燃料的鋯合金的冷卻劑,故d正確;故答案為:bd;(5)電解K2ZrF6KCl等組成的熔體,反應(yīng)物為K2ZrF6、KCl,生成物為金屬鋯,鋯的化合價(jià)降低(+4→0),則氯的化合價(jià)升高生成氯氣(-1→0),轉(zhuǎn)移4e-,根據(jù)原子守恒即得失電子守恒所以方程式為:K2ZrF6+4KCl Zr+6KF+2Cl2↑;(6)該燃料電池中通入乙烯的一極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),乙烯失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳和水,電極反應(yīng)式為:C2H4+6O2--12e-═2CO2+2H2O;(7)A.溶液中的c(H+)和c(OH)與水的電離程度有關(guān),而水的電離程度隨溫度的升高而增大,如常溫下Kw= c(H+)c(OH)=1.0×10-14,則pc(H+)+pc(OH)=14,而在100℃時(shí),Kw= c(H+)c(OH)=1.0×10-12,則pc(H+)+pc(OH)=12,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.用鹽酸滴定某濃度的KOH溶液,滴定過程中c(OH)逐漸減小,則c(H+)逐漸增大,所以pc(H+)是逐漸減小的,選項(xiàng)B正確;C.向BaCl2溶液中逐滴加入硫酸溶液,滴加過程中c(Ba2+)逐漸減小,則pc(Ba2+)逐漸增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.某溫度下Ksp(Zr(CO3)2)=4.0×10﹣12,則其飽和溶液中c(Zr4+)=1×10﹣5mol·L﹣1,c(CO32﹣)=2×10﹣5mol·L﹣1,pc(Zr4+)+ pc(CO32﹣)=7.7,選項(xiàng)D正確。答案選BD。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(1)下列物質(zhì):①氯氣,②澄清石灰水,③水銀,④稀鹽酸,⑤氯化銅固體,⑥熔融氫氧化鈉,⑦蔗糖,酒精,二氧化碳,硫酸鋇。其中屬于電解質(zhì)的是______(填序號(hào),下面相同),屬于非電解質(zhì)的是_________,能導(dǎo)電的是_________。

(2)寫出高錳酸鉀受熱分解制氧氣的化學(xué)反應(yīng)方程式____________________,反應(yīng)中的氧化劑是________,還原產(chǎn)物是____________,當(dāng)有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),生成的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是________L。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在一定條件下,向一帶活塞的密閉容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。達(dá)到平衡狀態(tài)后,在t1時(shí)刻改變條件,化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。下列對(duì)t1時(shí)刻改變條件的推斷正確的是( )

A. 保持壓強(qiáng)不變,升高反應(yīng)溫度

B. 保持溫度不變,增大容器體積

C. 保持溫度和容器體積不變,充入1 mol SO3(g)

D. 保持溫度和壓強(qiáng)不變,充入1 mol SO3(g)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于熱化學(xué)方程式的說法正確的是

A. H2的燃燒熱為285.8 kJ·mol1,則表示H2燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為:H2(g)+ O2H2O(g) ΔH=285.8 kJ·mol1

B. 中和熱為57.3 kJ·mol1,則NaOH與醋酸反應(yīng)的中和熱可以表示如下:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=57.3 kJ·mol1

C. 已知:C(s,金剛石)+O2(g)CO2(g) ΔH=395.4 kJ·mol1,C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH=393.5 kJ·mol1,則C(s,金剛石)C(s,石墨)ΔH=1.9 kJ·mol1

D. 已知1 mol CH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)水放出890.4 kJ的熱量,則該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1 mol電子時(shí)放出的熱量為222.6 kJ

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】中學(xué)常采用高錳酸鉀加熱分解法制取氧氣,某興趣小組經(jīng)查閱資料獲知:制得氧氣后固體殘余物中的錳酸鉀(K2MnO4)具有強(qiáng)氧化性,與還原劑、有機(jī)物、易燃物混合可形成爆炸性混合物,如不妥善處置將造成危險(xiǎn)。因此該小組對(duì)該殘余物進(jìn)行分離提純,得到錳酸鉀晶體,利用回收的錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氯氣化學(xué)性質(zhì)。

(1)檢驗(yàn)該套裝置氣密性的方法是:______________________________;

(2)打開分液漏斗活塞及彈簧夾2,觀察到燒瓶壁有紫紅色物質(zhì)生成并逐漸消失,黃綠色氣體充滿燒瓶。反應(yīng)結(jié)束后,燒瓶內(nèi)有黑色固體殘余,寫出過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式:_________________________________________;

(3)該方法制取氯氣比用純凈的高錳酸鉀要緩和平穩(wěn)許多,試分析原因:________;

(4)該小組利用裝置C吸收氯氣制備漂白粉。

①C中盛裝的試劑為:________________________________;(寫名稱)

②陶瓷多孔球泡的作用是:_________________________________________________;

(5)測(cè)定漂白粉有效成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù):稱取1.5g所制漂白粉配成溶液,調(diào)節(jié)pH值并加入指示劑,用0.1000mol/L KI溶液進(jìn)行滴定,三次平行實(shí)驗(yàn)平均每次消耗20.00mL標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)達(dá)到滴定終點(diǎn)。已知氧化性:ClO> IO3> I2

①所選的指示劑為:______________,到達(dá)滴定終點(diǎn)的標(biāo)志是:______________________

②該漂白粉中有效成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:__________________________。

(6)打開分液漏斗活塞及彈簧夾1,可觀察到D中的現(xiàn)象為:______________;該現(xiàn)象能夠證明氯氣有氧化性。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】常溫下有H2RO4=H++HRO4-、HRO4-H++RO42-,現(xiàn)有物質(zhì)的量濃度都為0.1mol/L的三種溶液:NaHRO4溶液; H2RO4溶液; Na2RO4溶液。下列說法正確的是

A. ②和③等體積混合后的溶液中: c( Na+)= c( HRO4-)+c(H2RO4) +c(RO42-)

B. 100mL①溶液中: n(HRO4-)+n(RO42-)+n(OH-)-n(H+)= 0.01

C. ①和②等體積混合后的溶液中可能的離子濃度為c( HRO4-)>c(H+)>c(Na+)

D. 若①和③等體積混合后,會(huì)抑制水的電離,則HRO4-的電離程度肯定大于RO42-的水解程度

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列反應(yīng)的離子方程式正確的是 ( )

A. 氫氧化亞鐵在空氣中的變化:2Fe(OH)2+O2+H2O=2Fe(OH)3

B. 硫酸亞鐵溶液中加過氧化氫溶液:Fe2+ + 2H2O2 + 4H+=Fe3+ + 4H2O

C. 氫氧化鐵與氫碘酸反應(yīng):Fe(OH)3+3HI=FeI3+3H2O

D. 硝酸鐵溶液中加過量氨水:Fe3+ + 3NH3·H2O=Fe(OH)3 + 3NH

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在一定條件下的密閉容器中:NO(g) + CO(g)1/2N2(g) + CO2(g);△H = -373.2 kJ/mol,達(dá)到平衡后,為提高反應(yīng)速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的正確措施是 ( )

A. 加催化劑同時(shí)升高溫度 B. 加催化劑同時(shí)增大壓強(qiáng)

C. 升高溫度同時(shí)充入N2 D. 降低溫度同時(shí)增大壓強(qiáng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列反應(yīng)過程中,同時(shí)有離子鍵、極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵斷裂和形成的反應(yīng)是

A. NH4ClNH3↑+HCl↑ B. 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2

C. 2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O D. CaC2+H2O===Ca(OH)2+C2H2

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