【題目】二氧化鋯(ZrO2)是最重要的氧離子固體電解質(zhì),用于制造燃料電池、氧氣含量測定儀等?捎射営⑸埃ㄖ饕煞譃閆rSiO4,也可表示為ZrO2·SiO2;含有少量Fe2O3、Al2O3、SiO2雜質(zhì))通過如下工藝流程法制得。
已知:①ZrO2具有兩性,高溫與純堿共熔生成可溶于水的Na2ZrO3,與酸反應(yīng)生成ZrO2+。②部分金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表:
金屬離子 | Fe3+ | Al3+ | ZrO2+ |
開始沉淀的pH | 1.9 | 3.3 | 6.2 |
沉淀完全的pH | 3.2 | 5.2 | 8.0 |
請回答下列問題:
⑴燒結(jié)時ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________;
濾渣I的化學(xué)式為______________________________。
⑵調(diào)節(jié)pH=a 的目的是________________________________________;用氨水調(diào)節(jié)pH=b后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________。
⑶以濾渣II為主要原料制取鐵紅,請簡述實驗方法________________________。
⑷工業(yè)上用鋁熱法冶煉鋯,寫出以ZrO2通過鋁熱法制取鋯的化學(xué)方程式:
________________________________________________________。
⑸一種新型燃料電池用摻雜Y2O3的ZrO2晶體作電解質(zhì)在熔融狀態(tài)下傳導(dǎo)O2-,一極通入空氣,另一極通入甲烷,寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________________________。
【答案】 ZrSiO4 + 2Na2CO3Na2ZrO3 + Na2SiO3 +2CO2 ↑ H2SiO3 (或H4SiO4) 完全沉淀Fe3+、Al3+,而ZrO2+不沉淀 ZrO2+ + 2NH3·H2O + H2O=Zr(OH)4↓+2NH4+ 在濾渣II中加足量NaOH溶液充分反應(yīng),過濾、洗凈、干燥、加熱分解 3ZrO2 + 4Al3Zr + 2Al2O3 CH4-8e-+ 4O2-=CO2 +2H2O
【解析】ZrSiO4也可表示為ZrO2·SiO2,高溫與純堿共熔生成可溶于水的Na2ZrO3,還會生成Na2SiO3和CO2;酸浸時Zr、Fe、Al的化合物均溶解,Si的化合物轉(zhuǎn)化為H2SiO3(或H4SiO4)沉淀,過濾所得濾渣Ⅰ是H2SiO3(或H4SiO4),濾液中含有Na+、Fe+、Al+、ZrO2+等陽離子;加氨水調(diào)節(jié)pH至5.2~6.2,濾渣Ⅱ為Fe(OH)3、Al(OH)3;將濾液再次調(diào)節(jié)pH至8.0得到Zr(OH)4沉淀,最后得到純度較高的ZrO2。
(1)根據(jù)上述分析燒結(jié)時ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:ZrSiO4 + 2Na2CO3Na2ZrO3 + Na2SiO3 +2CO2 ↑;濾渣I的化學(xué)式為:H2SiO3(或H4SiO4)。
(2)流程中共有2次調(diào)節(jié)pH,則第一次調(diào)節(jié)pH是為了除去Fe3+、Al3+,而不能使ZrO2+沉淀;第二次調(diào)節(jié)pH使ZrO2+變?yōu)?/span>Zr(OH)4沉淀,離子方程式為:ZrO2+ + 2NH3·H2O + H2O=Zr(OH)4↓+2NH4+。
(3)濾渣Ⅱ為Fe(OH)3、Al(OH)3,要制取鐵紅需先除去Al(OH)3,再分解Fe(OH)3,故實驗方法為:在濾渣Ⅱ中加足量NaOH溶液充分反應(yīng),過濾、洗凈、干燥、加熱分解。
(4)以ZrO2通過鋁熱法制取鋯,利用高溫下Al還原ZrO2,化學(xué)方程式為:3ZrO2 + 4Al3Zr + 2Al2O3。
(5)新型甲烷燃料電池傳導(dǎo)O2-,故正極反應(yīng)為:O2+4e-=2O2-,又因為總反應(yīng)為:CH4+2O2=CO2 +2H2O,所以負(fù)極反應(yīng)為:CH4-8e-+ 4O2-=CO2+2H2O。
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【題目】霧霾是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述,但霧和霾的區(qū)別很大。霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng),屬于自然現(xiàn)象。霾是空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙,屬于大氣污染。如圖為霾的主要成分示意圖。下列說法不正確的是
A. 汽車尾氣的大量排放是造成霧霾天氣的人為因素之一
B. 霧天開車時,汽車車燈的光束在霧中能產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)
C. 苯、甲苯、二甲苯都屬于芳香烴
D. SO2和NxOy都屬于酸性氧化物
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【題目】氧化還原反應(yīng)知識貫穿于中學(xué)化學(xué)教材,從初中階段的簡單了解,到高中基本理論知識,再到元素化合物部分的實際應(yīng)用,再到化學(xué)電源本質(zhì)的理解,再到有機化學(xué)中物質(zhì)類型的變化關(guān)系,層層推進,高潮迭起。分析氧化還原反應(yīng)常用雙線橋法和單線橋法來表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。
I.在KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O的反應(yīng)中:
(1)請用單線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目________;
(2)該反應(yīng)中,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_____________;
(3)若生成 0.3 mol Cl2,則轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)目為________________;
II.已知硫化亞鐵是一種黑色塊狀固體,在空氣中煅燒時生成二氧化硫氣體和燒渣;硫化亞鐵常溫下難溶于水,易溶于稀鹽酸、稀硫酸而生成能溶于水的硫化氫氣體。硫化亞鐵與濃硫酸加熱條件下,可發(fā)生反應(yīng):2FeS+6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3+3SO2↑ +2S+6H2O:
(4)請用雙線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目_______。
(5)H2SO4在該反應(yīng)中顯示出來的性質(zhì)是___________;(填序號)
A.氧化性 B.還原性 C.酸性 D.堿性
(6)該反應(yīng)中,氧化產(chǎn)物是________________。
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【題目】某研究小組利用下圖裝置探究溫度對CO還原Fe2O3的影響(固定裝置略)。
(1)寫出MgCO3分解的化學(xué)方程式__________________________。
(2)裝置C的作用是__________________________,處理尾氣的方法為__________。
(3)將研究小組分為兩組,按上圖裝置進行對比實驗,甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱,反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物)。兩組分別用產(chǎn)物進行以下實驗:
步驟 | 操作 | 甲組現(xiàn)象 | 乙組現(xiàn)象 |
1 | 取黑色粉末加入稀鹽酸 | 溶解,無氣泡 | 溶解,有氣泡 |
2 | 取步驟1中溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液 | 藍色沉淀 | 藍色沉淀 |
3 | 取步驟1中溶液,滴加KSCN溶液 | 變紅 | 無現(xiàn)象 |
4 | 向步驟3溶液中滴加新制氯水 | 紅色褪去 | 先變紅,后褪色 |
①乙組得到的黑色粉末是_________。
②甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________。
③乙組步驟4中,溶液變紅的原因為_______________________________________________。
④從實驗安全考慮,題圖裝置還可采取的改進措施是________________________________。
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【題目】化學(xué)與生活、科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境密切相關(guān),下列說法中錯誤的是
A. 常用明礬、硫酸鐵等物質(zhì)來處理污水中的懸浮物質(zhì)
B. 硅單質(zhì)可作為制造宇宙飛船太陽能電池帆板的主要材料
C. 硫酸銅溶液可用來浸泡蔬菜,以保持蔬菜的新鮮
D. 提倡使用共享單車,目的是為了降低碳排放
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【題目】某元素一價陰離子,核外電子數(shù)是18,其原子的質(zhì)量數(shù)是35,則核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差 ( )
A. 1 B. 0 C. 35 D. 17
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【題目】二茂鐵[(C5H5)2Fe]的發(fā)現(xiàn)是有機金屬化合物研究中具有里程碑意義的事件,它開辟了有機金屬化合物研究的新領(lǐng)域。已知二茂鐵熔點是173 ℃(在100 ℃時開始升華),沸點是249 ℃,不溶于水,易溶于苯、乙醚等非極性溶劑。下列說法不正確的是( )
A. 二茂鐵屬于分子晶體
B. 在二茂鐵結(jié)構(gòu)中,C5H與Fe2+之間形成的化學(xué)鍵類型是離子鍵
C. 已知:環(huán)戊二烯的結(jié)構(gòu)式為:,則其中僅有1個碳原子采取sp3雜化
D. C5H中一定含π鍵
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【題目】下列有關(guān)說法不正確的是( )
A. 水合銅離子的模型如圖甲所示,1個水合銅離子中有4個配位鍵
B. CaF2晶體的晶胞如圖乙所示,每個CaF2晶胞平均占有4個Ca2+
C. H原子的電子云圖如圖丙所示,H原子核外大多數(shù)電子在原子核附近運動
D. 金屬Cu中Cu原子堆積模型如圖丁所示,為最密堆積,每個Cu原子的配位數(shù)均為12
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【題目】設(shè)反應(yīng):A(s)=B(g) +C(g) △H—T△S=(—4500+11T ) J·mol-1,要防止反應(yīng)發(fā)生,溫度必須 ( )
A.低于136K
B.高于409K
C.高于136K而低于409K
D.低于409K
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