Question

(14分)鋯產(chǎn)業(yè)是極有發(fā)展?jié)摿�及前景的新興產(chǎn)業(yè)，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(guó)有豐富的鋯英石(ZrSiO4)，含Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，生產(chǎn)鋯流程之一如下：

 

試回答下列問(wèn)題：

(1)寫出上述流程中高溫氣化的反應(yīng)方程式(碳轉(zhuǎn)化成CO)：_______________________________________________。

(2)寫出ZrOCl2·8H2O在900 ℃生成ZrO2的反應(yīng)方程式： ______________ ______________________________________________。

(3)關(guān)于二氧化鋯納米陶瓷和鋯合金的說(shuō)法不正確的是________(單選)。

A．二氧化鋯納米陶瓷是新型無(wú)機(jī)非金屬材料

B．1 nm＝10－10m

C．鋯合金的硬度比純鋯要高

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

爆炸引起的

(4)一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的二氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。在熔融電解質(zhì)中，O2－向________(填“正”或“負(fù)”)極移動(dòng)。電池正極電極反應(yīng)為__________________，負(fù)極電極反應(yīng)為________________________________。

 

Answer 1

(1)4C＋4Cl2＋ZrSiO4ZrCl4＋SiCl4＋4CO

(2)ZrOCl2·8H2OZrO2＋2HCl↑＋7H2O↑

(3)B

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

【解析】(1)根據(jù)流程圖中“高溫氣化”前后的物質(zhì)可判斷反應(yīng)物為ZrSiO4、Cl2、C，生成物為SiCl4、ZrCl4和CO，故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZrSiO4＋4Cl2＋4CSiCl4＋ZrCl4＋4CO。(2)ZrOCl2·8H2O在900 ℃生成ZrO2的化學(xué)方程式為ZrOCl2·8H2OZrO2＋2HCl↑＋7H2O↑。(3)根據(jù)題目提示“二氧化鋯(ZrO2)可以制造耐高溫納米陶瓷”可知選項(xiàng)A正確：1 nm＝10－9 m，B項(xiàng)錯(cuò)；合金的硬度一般比其成分金屬的硬度高，C項(xiàng)正確；鋯合金在高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣，D項(xiàng)正確。(4)正極為氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－；負(fù)極為丁烷失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為C4H10－26e－＋13O2－=4CO2＋5H2O。由兩個(gè)電極的反應(yīng)式可知，正極生成O2－，而負(fù)極反應(yīng)需要O2－，故O2－從正極向負(fù)極移動(dòng)。