Question

鋯（Zr）是一種重要的稀有元素。
（1）由鋯英石（ZrSiO₄）可制取ZrOC1₂-8H₂O
①用碳熔煉鋯英石制碳化鋯的化學方程式為：ZrSiO₄＋3CZrC＋SiO₂＋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Na₂ZrO₃，完成該反應的化學方程式：
□ZrC+□NaOH+□       □Na₂ZrO₃+□CO₂+□H₂O
③堿熔料用鹽酸浸出可得ZrOC1₂溶液。通過蒸發結晶從該溶液中獲得ZrOC1₂-8H₂O，還需用濃鹽酸控制酸度，原因是                   。
（2）ZrOC1₂-8H₂O具有多方面的用途。用ZrOC1₂-8H₂O和YC1₃制備Y₂O₃－－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(Zr^4＋)=         。
（已知K_sp[Zr(OH)₄]=6.4×10^—49，K_sp[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30 nm，該分散系屬于         。

Answer 1

（15分）（1）①1∶2（2分）  ②ZrC+2NaOH+2O₂Na₂ZrO₃+CO₂+H₂O（3分）
③防止ZrO²⁺的水解（2分）
（2）①ZrOCl₂+2NH₃?H₂O+H₂O=Zr(OH)₄↓+2NH₄Cl（3分）
②4.0×10^—26mol?L^—1（3分）
③膠體（2分）

試題分析：（1）①碳元素的化合價既升高又降低，C既是氧化劑又是還原劑，ZrC是還原產物，CO是氧化產物，且還原產物與氧化產物的物質的量之比為1∶2，則氧化劑與還原劑的物質的量或質量之比為1∶2；②碳元素由—4價升為+4價，被氧氣氧化，氧元素由0價降為—2價，根據化合價升降總數相等、原子守恒配平可得，ZrC+2NaOH+2O₂Na₂ZrO₃+CO₂+H₂O；③用鹽酸酸浸、控制酸度的主要目的是抑制鹽類的水解或防止ZrO²⁺的水解；（2）①讀圖可知，共沉淀發生復分解反應，則反應式為ZrOCl₂+2NH₃?H₂O+H₂O=Zr(OH)₄↓+2NH₄Cl；②當Y³⁺沉淀完全時，由Y(OH)₃(s)Y³⁺(aq)+3OH^—(aq)可知，c(OH^—)===2.0×10^—6mol?L^—1，由Zr(OH)₄(s)Zr⁴⁺(aq)+4OH^—(aq)可知，c(Zr⁴⁺)==mol?L^—1=4.0×10^—26mol?L^—1；③1nm<30nm<100nm，則該分散系屬于膠體。