Question

【题目】ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO·SiO2， 还含少量Fe2O3、A12O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取。

已知：ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+。

（1）在熔融时NaOH和ZrSiO4发生反应的化学方程式为________________，滤渣I的化学式为_______。

（2）用氨水调pH=a是为了使滤液I的杂质离子_______（填离子符号）完全沉淀，而ZrO2+不沉淀；继续加氨水至pH=b时，所发生反应的离子方程式为____________________________。

（3）过滤III所得滤液含有NH4Cl，向其中加入CaCO3粉末并加热，可得到两种气体。该反应的离子方程式为_______________。

（4）为得到纯净的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是______________。

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 取最后一次洗涤液，向其中滴加稀硝酸,再滴加硝酸银溶液，若无沉淀生成，则Zr(OH)4洗涤干净

【解析】(1)锆英砂在NaOH熔融下，生成Na2ZrO3、Na2SiO3、Na[Al(OH)4]，Fe2O3不溶，再加入HCl酸浸时，Fe2O3溶解生成Fe3＋，Na2ZrO3转化成ZrO2＋，Na2SiO3转化成H2SiO3沉淀，Na[Al(OH)4]转化成Al3＋，ZrSiO4与NaOH反应为非氧化还原反应，根据元素守恒可配平反应：ZrSiO4+4NaOHNa2SiO3+Na2ZrO3+2H2O；(2)加入氨水，使Fe3＋、Al3＋杂质除去，但不可使ZrO2＋沉淀，所以pH的范围为5.2～6.2。继续加入氨水，使ZrO2＋转化为Zr(OH)4沉淀，所发生反应的离子方程式为ZrO2++2NH3 H2O+H2O =Zr(OH)4↓+2NH4+；(3) NH4+水解显酸性，加入CaCO3可生成CO2，同时促进了NH4+水解，生成NH3：2NH4++CaCO3=Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O ；(4)过滤Ⅲ处的滤液为NH4Cl，Zr(OH)4沉淀是否洗涤干净，只要检验滤液中是否含有Cl－即可。检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是：取最后一次洗涤液，向其中滴加稀硝酸,再滴加硝酸银溶液，若无沉淀生成，则Zr(OH)4洗涤干净。