Question

【題目】ZrO2常用作陶瓷材料，可由鋯英砂(主要成分為ZrSiO4，也可表示為ZrO·SiO2， 還含少量Fe2O3、A12O3、SiO2等雜質)通過如下方法制取。

已知：ZrO2能與燒堿反應生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3與酸反應生成ZrO2+。

（1）在熔融時NaOH和ZrSiO4發生反應的化學方程式為________________，濾渣I的化學式為_______。

（2）用氨水調pH=a是為了使濾液I的雜質離子_______（填離子符號）完全沉淀，而ZrO2+不沉淀；繼續加氨水至pH=b時，所發生反應的離子方程式為____________________________。

（3）過濾III所得濾液含有NH4Cl，向其中加入CaCO3粉末并加熱，可得到兩種氣體。該反應的離子方程式為_______________。

（4）為得到純凈的ZrO2，Zr(OH)4需要洗滌，檢驗Zr(OH)4是否洗滌干凈的方法是______________。

Answer 1

【答案】 ZrSiO4+4NaOHNa2SiO3+Na2ZrO3+2H2O H2SiO3(或 H4SiO4) Fe3+、Al3+ ZrO2++2NH3 H2O+H2O =Zr(OH)4↓+2NH4+ 2NH4++CaCO3=Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O 取最后一次洗滌液，向其中滴加稀硝酸,再滴加硝酸銀溶液，若無沉淀生成，則Zr(OH)4洗滌干凈

【解析】(1)鋯英砂在NaOH熔融下，生成Na2ZrO3、Na2SiO3、Na[Al(OH)4]，Fe2O3不溶，再加入HCl酸浸時，Fe2O3溶解生成Fe3＋，Na2ZrO3轉化成ZrO2＋，Na2SiO3轉化成H2SiO3沉淀，Na[Al(OH)4]轉化成Al3＋，ZrSiO4與NaOH反應為非氧化還原反應，根據元素守恒可配平反應：ZrSiO4+4NaOHNa2SiO3+Na2ZrO3+2H2O；(2)加入氨水，使Fe3＋、Al3＋雜質除去，但不可使ZrO2＋沉淀，所以pH的范圍為5.2～6.2。繼續加入氨水，使ZrO2＋轉化為Zr(OH)4沉淀，所發生反應的離子方程式為ZrO2++2NH3 H2O+H2O =Zr(OH)4↓+2NH4+；(3) NH4+水解顯酸性，加入CaCO3可生成CO2，同時促進了NH4+水解，生成NH3：2NH4++CaCO3=Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O ；(4)過濾Ⅲ處的濾液為NH4Cl，Zr(OH)4沉淀是否洗滌干凈，只要檢驗濾液中是否含有Cl－即可。檢驗Zr(OH)4是否洗滌干凈的方法是：取最后一次洗滌液，向其中滴加稀硝酸,再滴加硝酸銀溶液，若無沉淀生成，則Zr(OH)4洗滌干凈。