Question

鋯產(chǎn)業(yè)是極有發(fā)展?jié)摿�及前景的新興產(chǎn)業(yè)，鋯（Zr）元素是核反應(yīng)堆燃料棒的包裹材料，二氧化鋯（ZrO₂）可以制造耐高溫納米陶瓷．我國(guó)有豐富的鋯英石（ZrSiO₄），含Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，生產(chǎn)鋯的流程之一如下：

（1）寫出上述流程中高溫氣化的反應(yīng)方程式（碳轉(zhuǎn)化成CO）：______
（2）寫出ZrOCl₂?8H₂O在900℃生成ZrO₂的反應(yīng)方程式______
（3）關(guān)于二氧化鋯納米陶瓷和鋯合金的說(shuō)法不正確的是______
A．二氧化鋯納米陶瓷是新型無(wú)機(jī)非金屬材料　　　　　 B．1納米=10^-10米　　　　　　C．鋯合金的硬度比純鋯要高
D．日本福島核電站的爆炸可能是由鋯合金在高溫下與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣爆炸引起
（4）一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（ZrO₂）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O^2-． 在熔融電解質(zhì)中，O^2-向______（填正負(fù)）極移動(dòng)．電池正極電極反應(yīng)為：______，負(fù)極電極反應(yīng)為：______．

Answer 1

解：（1）高溫氣化鋯英主要成分為ZrSiO₄，石加入氯氣和碳，碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，所以反應(yīng)生成ZrCl₄、SiCl₄、CO；依據(jù)原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：4C+4Cl₂+ZrSiO₄ZrCl₄+SiCl₄+4CO，故答案為：4C+4Cl₂+ZrSiO₄ ZrCl₄+SiCl₄+4CO；
（2）ZrOCl₂?8H₂O在900℃生成ZrO₂的反應(yīng)方程式由流程可知分解生成ZrO₂，H₂O，由原子守恒可知產(chǎn)物中還有HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZrOCl₂?8H₂O ZrO₂+2HCl↑+7H₂O↑，
故答案為：ZrOCl₂?8H₂O ZrO₂+2HCl↑+7H₂O↑；
（3）A．二氧化鋯納米陶瓷是無(wú)機(jī)非金屬形成的材料，是新型無(wú)機(jī)非金屬材料，故A正確；
B．1納米=10^-9米，故B錯(cuò)誤；
C．合金硬度、強(qiáng)于各成分，熔點(diǎn)低于各成分，鋯合金的硬度比純鋯要高，故C正確；
D．日本福島核電站的爆炸可能是由鋯合金在高溫下與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣爆炸引起，故D正確；
故答案為：B；
（4）原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，通入丁烷一極是負(fù)極，由于電解質(zhì)為非水物質(zhì)，則電解質(zhì)中不存在OH^-離子，正確的電極反應(yīng)式為C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O；通入空氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：負(fù)；O₂+4e^-=2O^2-；C₄H₁₀+26e^-+13O^2-=4CO₂+5H₂O．
分析：（1）流程分析結(jié)合構(gòu)成轉(zhuǎn)化關(guān)系和產(chǎn)物寫出化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)流程產(chǎn)物結(jié)合原子守恒判斷產(chǎn)物寫出化學(xué)方程式；
（3）A、二氧化鋯納米陶瓷是新型無(wú)機(jī)非金屬材料；
B、1納米=10^-9米；
C、合金熔點(diǎn)低于各成分，硬度和強(qiáng)度大于各成分；
D、鋯合金在高溫下與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣；
（4）丁烷具有還原性，為原電池的負(fù)極，被氧化，電極反應(yīng)式為C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，通入空氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，總反應(yīng)式為2C₄H₁₀+13O₂→8CO₂+10H₂O，以此解答該題，注意電解質(zhì)和離子的定向移動(dòng)方向．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備的流程分析產(chǎn)物判斷，化學(xué)方程式的分析書寫方法，物質(zhì)性質(zhì)的中和應(yīng)用，原電池反應(yīng)原理的應(yīng)用，電極反應(yīng)書寫，注意原電池電解質(zhì)不是電解質(zhì)溶液，題目難度中等．