Question

【题目】氧化锆(ZrO2)材料具有高硬度、高熔点、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能。以锆英石(主要成分为 ZrSiO4，含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料通过碱熔法制备氧化锆(ZrO2)的流程如下：

25℃时，有关离子在水溶液中沉淀时的pH数据：

	Fe(OH)3	Zr(OH)4	Al(OH)3
开始沉淀时pH	1.9	2.2	3.4
沉淀完全时pH	3.2	3.2	4.7

请回答下列问题：

(1)流程中旨在提高化学反应速率的措施有________________________________。

(2)操作I的名称是__________________，滤渣1成分为_________，滤渣2的成分为_____________。

(3)锆英石经“高温熔融”转化为Na2ZrO3，写出该反应的化学方程式：____________________。

(4)“调节pH”时，合适的pH范围是__________________。为了得到纯的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是__________________。

(5)写出“高温煅烧”过程的化学方程式________________________________。根据ZrO2的性质，推测其一种用途________________________________。

Answer 1

【答案】粉碎、高温 过滤 Fe2O3 H2SiO3 4NaOH+ZrSiO4Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O 3.2~3.4 取最后一次洗涤液加入硝酸银溶液和稀硝酸，没有白色沉淀证明洗涤干净 Zr（OH）4ZrO2+2H2O 耐火材料、坩埚、打磨材料牙齿材料等

【解析】

锆英砂（主要成分为ZrSiO4，还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质）加NaOH熔融，二氧化硅反应转化为硅酸钠，ZrSiO4转化为Na2SiO3和Na2ZrO3，氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，水浸过滤，滤渣1为Fe2O3，得到滤液1中加过量盐酸酸浸，Na2SiO3与HCl生成硅酸沉淀，偏铝酸钠和过量盐酸反应得到氯化铝，滤渣2为H2SiO3，滤液中含有ZrO2＋、Al3＋，加氨水调节pH为3.2～3.4使ZrO2＋转化为Zr（OH）4沉淀，过滤、洗涤，得到Zr（OH）4，加热分解，即可得到ZrO2。

(1)流程中旨在提高化学反应速率的措施有粉碎固体，升高温度。

(2)操作Ⅰ用于分离固体和液体，操作I的名称是过滤，滤渣1成分为Fe2O3，滤渣2的成分为H2SiO3。

(3)锆英石经“高温熔融”转化为Na2ZrO3，高温下，ZrSiO4与NaOH反应生成Na2SiO3和Na2ZrO3，该反应的化学方程式：4NaOH+ZrSiO4Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O。

(4)“调节pH”时，合适的pH范围是3.2～3.4使ZrO2＋完全转化为Zr（OH）4沉淀，且避免生成Al（OH）3；Zr（OH）4表面为附着Cl－等，为了得到纯的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，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。

(5)“高温煅烧”过程的化学方程式Zr（OH）4ZrO2+2H2O。根据ZrO2的性质，推测其一种用途，推测其两种用途有耐火材料、磨料等。