Question

【题目】二氧化锆是重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料．以锆英砂（主要成分为ZrSiO4 ， 还含有少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂货）为原料制备二氧化锆（ZrO2）的工艺流程如图所示． 已知：①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO2 ， Na2ZrO2与酸反应生成ZrO2+
②部分离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表

离子	Fe3+	AP+	ZrO2+
开始沉淀pH	1.9	3.3	6.2
完仝沉淀pH	3.2	5.2	8.0

（1）经熔融后，锆英砂中Zr元素以（写化学式）形式存在，写出酸浸时生成Al3+、Fe3+的离子方程式：
（2）滤渣I的主要成分的名称为
（3）向过滤Ⅰ所得溶液中加氨水调pH=a，其目的是然后继续加氨水至pH=b的范围是
（4）向过滤Ⅲ所得溶液中加入CaCO2粉末并加热，可得CO2和另一种气体，该反应的离子方程式为

Answer 1

【答案】
（1）Na2ZrO3；Fe2O3+6H+=Fe3++3H2O，AlO2﹣+4H+=Al3++2H2O
（2）硅酸
（3）除去Fe3+、Al3+；b≥8.0
（4）2NH4++CaCO3 Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O
【解析】解：（1）高温下，ZrSiO4与NaOH反应生成Na2SiO3和Na2ZrO3 ， 其反应的方程式为：ZrSiO4+4NaOH Na2SiO3+Na2ZrO3+2H2O，经熔融后，锆英砂中Zr元素以Na2ZrO3存在，酸浸时生成Al3+、Fe3+的反应是氧化铁和酸反应生成氯化铁和水，偏铝酸钠和盐酸反应生成氯化铝和水，反应的离子方程式为：Fe2O3+6H+=Fe3++3H2O，AlO2﹣+4H+=Al3++2H2O， 所以答案是：Na2ZrO3；Fe2O3+6H+=Fe3++3H2O，AlO2﹣+4H+=Al3++2H2O；（2）加过量盐酸酸浸，Na2SiO3与HCl生成硅酸沉淀，过滤，滤渣Ⅰ为H2SiO3 ， 名称为：硅酸，所以答案是：硅酸；（3）需用氨水调pH=a，使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀，而ZrO2+不能沉淀，根据表中数据可知：pH在5.2～6.2时Fe3+、Al3+完全沉淀，而ZrO2+不沉淀；加氨水至pH=b=8时，ZrO2+与NH3H2O反应生成Zr（OH）4沉淀，其反应的离子方程式为：ZrO2++2NH3H2O+H2O=Zr（OH）4↓+2NH4+ ， 所以b≥8.0使ZrO2+完全转化为Zr（OH）4沉淀，
所以答案是：除去Fe3+、Al3+；b≥8.0；（4）过滤Ⅲ所得滤液中主要含有铵根离子，溶液显酸性，加入CaCO3粉末并加热得到氨气和二氧化碳，其反应的离子方程式为：2NH4++CaCO3 Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O；
所以答案是：2NH4++CaCO3 Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O．