Question

鋯（Zr）是一種重要的稀有元素．
（1）由錯英石（ZrSi0₄）可制取ZrOCl₂-8H₂0
①用碳熔煉錯英石制碳化錯的化學方程式為：ZrSi0₄+3C

高溫  .

ZrC+Si0₂+2CO↑
該反應中氧化劑與還原劑的質量比為

 

．
②用燒堿熔ZrC制取Na₂Zr0₃，完成該反應的化學方程式：

 

ZrC+

 

NaOH+

 

 

熔融  .

 

Na₂ZrO₃+

 

CO₂+

 

H₂O
③堿熔料用鹽酸浸出可得ZrOC1₂溶液．通過蒸發(fā)結晶從該溶液中獲得ZrOC1₂-8H₂0還需用濃鹽酸控制酸度，原因是

 

（2）ZrOC1₂-8H₂0具有多方面的用途．用ZrOC1₂-8H₂0和YC1₃制備Y₂0₃--ZrO₂復合粉體的流程如下：

①共沉淀時，生成Zr（OH）₄的化學方程式為

 

②當共沉淀恰好完全時，溶液中c（Zr⁴⁺）=

 

．
（己知Ksp[Zr（OH）₄]=6.4×10^-49，Ksp[Y（OH）₃]=8.0×10^-23；溶液中離子濃度為1×10^-5mol?L^-1，時，可認為沉淀完全）
③將制得的一種復合粉體溶于水后，測得其微粒的平均直徑為30nm，該分散系屬于

 

．

Answer 1

考點：常見金屬元素的單質及其化合物的綜合應用,氧化還原反應方程式的配平

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）①反應ZrSi0₄+3C

高溫  .

ZrC+Si0₂+2CO↑中，Zr元素化合價不變，C元素化合價分別由0價變化為-4價和+2價；
②反應中C元素化合價由-4價升高到+4價，發(fā)生氧化反應，由質量守恒定律可知反應物中還應有氧氣，結合電子得失相等配平方程式；
③用濃鹽酸控制酸度，應防止ZrO²⁺水解；
（2）①由流程可知ZrOC1₂和氨水反應生成Zr（OH）₄，根據(jù)質量守恒配平方程式；
②當共沉淀恰好完全時，根據(jù)Y（OH）₃的溶度積計算；
③根據(jù)微粒直徑結合分散系的粒子直徑判斷．

解答： 解：（1）①反應ZrSi0₄+3C

高溫  .

ZrC+Si0₂+2CO↑中，Zr元素化合價不變，C元素化合價分別由0價變化為-4價和+2價，C生成ZrC時為氧化劑，生成CO時作還原劑，則氧化劑和還原劑的質量之比為1：2，
故答案為：1：2；
②反應中C元素化合價由-4價升高到+4價，發(fā)生氧化反應，由質量守恒定律可知反應物中還應有氧氣，反應的方程式應為ZrC+2NaOH+2O₂

熔融  .

Na₂ZrO₃+CO₂+H₂O，
故答案為：1；2；2O₂；1；1；1；
③用濃鹽酸控制酸度，應防止ZrO²⁺水解，故答案為：防止ZrO²⁺水解；
（2）①由流程可知ZrOC1₂和氨水反應生成Zr（OH）₄，反應的方程式為ZrOC1₂+NH₃?H₂O+H₂O=Zr（OH）₄↓+2NH₄Cl，
故答案為：ZrOC1₂+NH₃?H₂O+H₂O=Zr（OH）₄↓+2NH₄Cl；
②因Y（OH）₃溶度積較大，當共沉淀恰好完全時，如c（Y³⁺）=1×10^-5mol?L^-1，c（Y³⁺）×c³（OH^-）=8.0×10^-23，c（OH^-）=2×10^-6mol?L^-1，
則c（Zr⁴⁺）×c⁴（OH^-）=6.4×10^-49，c（Zr⁴⁺）=4.0×10^-26mol?L^-1，故答案為：4.0×10^-26mol?L^-1；
③微粒的平均直徑為30nm，介于1～100nm之間，為膠體，故答案為：膠體．

點評：本題以金屬的制備和分離為載體綜合基本概念知識，涉及氧化還原反應、難溶電解質的溶解平衡等問題，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意相關知識的積累，難度中等．