2024届高三化学一轮复习 工业流程题，实验题（锆专题）

工业流程题，实验题（锆专题） 1．氢氧化锆[]广泛应用于塑料、橡胶、交换树脂等多种化工行业。实验室中以含锆废料(含和少量Cu、Si、Al的氧化物)为原料制备氢氧化锆的工艺流程如下。    下列说法正确的是 A．“熔融”操作可在瓷坩埚中进行 B．“浸取”后通过分液可得到含有和的浸液 C．与形成配离子的稳定性强于与形成配离子的稳定性 D．可用浓溶液洗涤粗品 2．以锆矿石(主要成分为，还含有及钠、铝、铜的氧化物等杂质)为原料制备工业纯的工艺流程如图： 下列说法错误的是 A．“高温氯化”结束前通一段时间氧气的目的是除去过量的炭黑 B．“溶液1”中含有的溶质主要为NaCl、NaOH、 C．“碱浸”后分离操作要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗 D．“除杂”的目的是除去铜元素 3．氧化锆是一种高级耐火材料，氧化钇主要用作制造微波用磁性材料。一种利用玻璃窑炉替换下的锆废砖(主要成分、、CaO等)提纯氧化锆和氧化钇的工艺流程如下： 下列说法正确的是 A．“酸化、焙烧”时可用盐酸代替硫酸 B．“中和1”发生反应的离子方程式为 C．“焙烧”时Zr与Y元素化合价均发生改变 D．滤液2可以处理后返回“酸化、焙烧”使用，实现循环 4．锆产品的主要原料是锆英砂，全球90%的氧氯化锆(ZrOCl2)来源于中国。氧氯化锆可溶于水，微溶于盐酸，工业上以锆英砂(含91.5%ZrSiO4，杂质不与NaOH溶液反应)为原料生产ZrOCl2的一种工艺流程如图所示。 已知：碱金属的锆酸盐在水中溶解度很小，可在酸性条件下水解。 请回答下列问题： (1)锆英砂在“碱烧”前粉碎的目的是 ，“碱烧”时ZrSiO4生成了Na2ZrO3和另一种钠盐X，X的化学式为 ，X的用途是 (写一种)。 (2)“转型”时发生反应的化学方程式为 。 (3)“酸化”过程需加入过量盐酸，该操作中发生反应的化学方程式是 。 (4)“水溶过滤”操作后要对滤渣进行洗涤，洗涤液与滤液合并浓缩结晶，检查滤渣已经洗涤干净的实验是 。 (5)将锆英砂和焦炭混合，再与Cl2反应生成ZrCl4、SiCl4和一种可燃性气体，ZrCl4水解也可得到ZrOCl2。生成的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (6)某工厂用2t锆英砂来制备ZrOCl2，若这个过程中Zr的损耗率为15%，则最终制得ZrOCl2的质量为 t。 5．开发新型材料是现在科学研究的一项重要工作，科学家开发一种形状记忆陶瓷，它的主要原材料是纳米级。用锆石(含少量、、和)制备纳米级的流程设计如图： 回答下列问题： (1)锆石杂质中含铁元素，则基态Fe的价电子排布式为 ，易被氧化为的原因是 。(从原子结构角度解释) (2)为提高碱熔率，可采取的措施是 (至少写出两种)。 (3)“酸浸”过程中发生氧化还原反应的离子方程式为 ，滤渣2的主要成分是 。 (4)“除铜”过程中，若要完全除掉，溶液中的浓度至少为 mol/L。(已知常温下) (5)“酸浸”时，得到的溶质主要是，而不是，是因为很容易水解，则水解的化学方程式是 。 (6)若锆石中含有的质量分数是73.2%，在制备的过程中损失10%的锆元素，则1kg锆石理论上能够制得的质量是 g。 6．氯锆()是生产硫酸锆的前驱体。一种利用锆英砂(主要成分为)制备氯锆的过程如下： 已知：能溶于水，溶解时发生电离：。 (1)“碱烧”时应先将锆英砂粉碎，其目的是 。 (2)“转型压滤”发生的主要反应为。“转型压滤”和“酸化”时都要加入盐酸，但不能将这两步操作合并进行的原因是 。 (3)“酸化”时加入的盐酸需过量的原因是 。 (4)与NaOH相比，CaO更易获得且价格低康。其他条件相同时，控制“碱烧”过程中，测得不同时，锆英砂转化率随温度变化的关系如图所示。实际工业生产中选择、温度为800℃，而不选择、温度为700℃的原因是 。 (5)向浓溶液中加入稀硫酸，会很快析出白色硫酸锆沉淀，且反应明显放热。硫酸锆沉淀率随温度变化的曲线如图所示。30～60℃时，随温度升高硫酸锆沉淀率上升的原因是 。 7．天空课堂第二课中航天员展示了金属锆(40Zr)在无容器实验柜中从液体变成固体时的“再辉”现象。以锆英石(主要成分是ZrSiO4，还含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料生产锆的流程如图所示： 已知：常温下，ZrCl4是白色固体， 604K升华，遇水强烈水解：ZrCl4+9H2O=ZrOCl2·8H2O+2HCl，在浓盐酸中会析出ZrOCl2·8H2O沉淀。请回答下列问题：