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锆产业是极有发展潜力及前景的新兴产业,锆(Zr)元素是核反应堆燃料棒的包裹材料,二氧化锆(ZrO2)可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石(ZrSiO4),含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质,生产锆流程之一如下:   

试回答下列问题:
(1)写出上述流程中高温气化的反应方程式(碳转化成CO):                    
(2)写出ZrOCl2?8H2O在900℃生成ZrO2的反应方程式                       
(3)关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是         (单选);

A.二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料
B.1纳米=1010
C.锆合金的硬度比纯锆要高
D.日本福岛核电站的爆炸可能是由锆合金在高温下与水蒸气反应产生的氢气爆炸引起
(4)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2。在熔融电解质中,O2     (填正负)极移动。电池正极电极反应为:                  ,负极电极反应为:                    

(16分)
(1)4C+4Cl2+ZrSiO4ZrCl4+SiCl4+4CO(3分)
(2)ZrOCl2?8H2O ZrO2+2HCl↑+7H2O↑(3分)
(3)B (2分)
(4)负(2分)        O2 +4e= 2O2(3分) 
C4H10 —26e+13O2=4CO2 +5H2O(3分)

解析试题分析:(1)依题意,ZrSiO4、Cl2、C在高温下发生氧化还原反应,生成SiCl4、ZrCl4和CO,氯元素由0降为—1价,碳元素由0升为+2价,根据化合价升降总数相等、原子个数守恒,则该反应为ZrSiO4+4Cl2+4CSiCl4+ZrCl4+4CO;(2)ZrOCl2?8H2O在900℃下发生分解反应,生成ZrO2、HCl、H2O,该反应不涉及氧化还原反应,设反应物的系数为1,根据原子个数守恒可得:ZrOCl2?8H2OZrO2+2HCl↑+7H2O↑;(3)陶瓷是传统无机非金属材料,二氧化锆纳米陶瓷是新型陶瓷,故A正确;纳米级二氧化锆是化合物或纯净物,它分散到空气或水中形成的分散系或混合物属于胶体,故B不正确;合金的硬度一般比其成分金属大,熔点比其成分金属低,故C正确;锆和铁都是过渡金属,铁在高温下与水蒸气发生置换反应,放出氢气,混有空气的氢气遇热可能爆炸,由此类比推断锆合金具有类似的性质,故D正确;(4)根据原电池原理,电子从负极出发经过外电路流向正极,则内电路中阴离子移向负极,阳离子移向正极,因此该熔融氧化物为电解质的新型电池中氧离子移向负极;依题意,正极的主要反应物是氧气,氧元素化合价由0降为—2价,1个氧原子得到2个电子,1个氧气分子得到4个电子,则正极反应式为O2 +4e= 2O2;负极的主要反应物和产物分别是甲烷和二氧化碳气体,即C4H10→4CO2;碳元素化合价总数由—10升为+16价,则1个丁烷分子失去26个电子,则C4H10—26e→4CO2;左边带26个正电,右边不带电,根据熔融状态下能传导氧离子,因此用13个氧离子使左右电荷守恒,则C4H10—26e+13O2→4CO2;左边比右边多10个H、5个O,根据原子个数守恒配平可得负极反应式:C4H10—26e+13O2=4CO2+5H2O。
考点:考查有关物质制备的化学工艺流程,涉及关键环节化学方程式的书写、氧化还原反应、非氧化还原反应、新型陶瓷和合金的性质、熔融电解质的新型燃料电池、阴离子移动方向、电极反应式等。

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

下列能达到实验目的的是
             

A.防倒吸 B.排水法收集NO2 C.实验室制氨气 D.除去杂质气体HCl 

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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

用括号内试剂及操作方法除去下列各物质中的少量杂质,不正确的是

A.苯中的苯酚(Br2水、过滤)
B.乙酸乙酯中的乙酸(饱和碳酸钠溶液、分液)
C.溴乙烷中的乙醇(水、分液)
D.溴苯中的溴(NaOH溶液、分液)

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

三氯化铁熔点282 ℃、沸点315 ℃,能吸收空气里的水分而潮解。它可广泛用于污水处理、电子工业、印染业、建筑业,某化学实验小组的同学欲用下列仪器制备FeCl3固体。

(1)写出制备氯气时的离子方程式_______________________
(2)所选用的仪器连接顺序(填写接口字母)为___________n→d__________
(3)实验过程中,给A、B仪器加热的顺序为_____________________,这样操作的目的是_______________,可作为点燃B处酒精灯的实验标志是_________________;若C可以用D代替,则使用C的目的是______________________。若缺少此类装置,此B中可能发生的另一个反应的方程式为________________________。
(4)有同学认为,若不使用E装置,则B中会有FeCl2生成,请设计一个实验确定此观点是否正确________________________________________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

小刚同学利用下图所示装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。请按要求填空:
(1)若用二氧化锰和浓盐酸制取纯净干燥的氯气,则要用到上述仪器及顺序为:A→                                     
(2)利用B装置可制取的气体有                (填2种)。
(3)B、D、E装置相连后,在B中盛装足量浓硝酸和铜片(放在有孔塑料板上),可制得NO2并进行有关实验。B中发生反应的化学方程式为                                              。欲用D装置验证NO2与水的反应,其操作步骤为:先关闭止水夹     ,再打开止水夹     ,使烧杯中的水进入试管丁的操作是                                  

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

以白云石(化学式表示为MgCO3·CaCO3)为原料制备Mg(OH)2的工艺流程如下图所示。

(1)研磨的作用是                   
(2)该工艺中可循环使用的物质是                       (写化学式)。
(3)白云石轻烧的主要产物是MgO·CaCO3,而传统工艺是将白云石加热分解为MgO和CaO后提取,白云石轻烧的优点是                                               
(4)加热反应的离子方程式为                                                   
(5)①加热反应时,在323k和353k溶液中c(NH4+)与反应时间的关系如下图所示,请在下图画出373k的曲线。

②由图可知,随着温度升高:                                              

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

今有下列气体:H2、Cl2、HCl、NH3、NO、H2S、SO2,用如图所示的装置进行实验,填空下列空白:

(1)烧瓶干燥时,从A口进气可收集的气体是________,从B口进气可收集的气体是______________。
(2)烧瓶中充满水时,可用来测量___________等气体的体积。
(3)当烧瓶中装入洗液,用于洗气时,气体应从________口进入烧瓶。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

(12分)某化学兴趣小组用如下图1所示装置进行探究实验,以验证产物中有乙烯生成且乙烯具有不饱和性。当温度迅速上升后,可观察到试管中溴水褪色,烧瓶中浓H2SO4与乙醇的混合液体变为棕黑色。

图1                  图2
(1)写出该实验中生成乙烯的化学方程式                      
(2)甲同学认为:考虑到该混合液体反应的复杂性,溴水褪色的现象不能证明反应中有乙烯生成且乙烯具有不饱和性,其理由正确的是            
a.乙烯与溴水易发生取代反应
b.使溴水褪色的反应,未必是加成反应
c.使溴水褪色的物质,未必是乙烯
(3)乙同学经过细致观察后试管中另一现象后并借用pH试纸测定,证明反应中有乙烯生成,请简述
                      
(4)丙同学对上述实验装置进行了改进,在Ⅰ和Ⅱ之间增加上图2装置以除去乙醇蒸气和SO2,则A中的试剂是          ,B中的试剂为             
(5)处理上述实验后烧瓶中废液的正确方法是              
a.冷却后倒入下水道中  b.冷却后倒入空废液缸中 c.冷却后加水稀释,倒入废液缸中,加废碱中和

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

(13分)醋酸亚铬水合物([Cr(CH3COO)2)]2·2H2O,深红色晶体)是一种氧气吸收剂,通常以二聚体分子存在,不溶于冷水和醚,微溶于醇,易溶于盐酸。实验室制备醋酸亚铬水合物的装置如图所示,涉及的化学方程式如下:

Zn(s) + 2HCl(aq) = ZnCl2(aq) + H2(g)
2CrCl3(aq) + Zn(s)= 2CrCl2 (aq) + ZnCl2(aq)
2Cr2+(aq) + 4CH3COO-(aq) + 2H2O(l) = [Cr(CH3COO)2]2·2H2O (s)
请回答下列问题:
(1)检查虚框内装置气密性的方法是     
(2)醋酸钠溶液应放在装置     中(填写装置编号,下同);盐酸应放在装置     中;
装置4的作用是     
(3)本实验中所有配制溶液的水需煮沸,其原因是     
(4)将生成的CrCl2溶液与CH3COONa溶液混合时的操作是     阀门A、     阀门B (填“打开”或“关闭”)。
(5)本实验中锌粒须过量,其原因是     。                                             
(6)为洗涤[Cr(CH3COO)2)]2·2H2O产品,下列方法中最适合的是     。        
A.先用盐酸洗,后用冷水洗        B.先用冷水洗,后用乙醇洗
C.先用冷水洗,后用乙醚洗        D.先用乙醇洗涤,后用乙醚洗

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