Question

【題目】二氧化鋯是重要的耐高溫材料、陶瓷絕緣材料．以鋯英砂（主要成分為ZrSiO4 ， 還含有少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜貨）為原料制備二氧化鋯（ZrO2）的工藝流程如圖所示． 已知：①ZrO2能與燒堿反應生成可溶于水的Na2ZrO2 ， Na2ZrO2與酸反應生成ZrO2+
②部分離子在實驗條件下開始沉淀和完全沉淀時的pH如下表

離子	Fe3+	AP+	ZrO2+
開始沉淀pH	1.9	3.3	6.2
完仝沉淀pH	3.2	5.2	8.0

（1）經熔融后，鋯英砂中Zr元素以（寫化學式）形式存在，寫出酸浸時生成Al3+、Fe3+的離子方程式：
（2）濾渣I的主要成分的名稱為
（3）向過濾Ⅰ所得溶液中加氨水調pH=a，其目的是然后繼續加氨水至pH=b的范圍是
（4）向過濾Ⅲ所得溶液中加入CaCO2粉末并加熱，可得CO2和另一種氣體，該反應的離子方程式為

Answer 1

【答案】
（1）Na2ZrO3；Fe2O3+6H+=Fe3++3H2O，AlO2﹣+4H+=Al3++2H2O
（2）硅酸
（3）除去Fe3+、Al3+；b≥8.0
（4）2NH4++CaCO3 Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O
【解析】解：（1）高溫下，ZrSiO4與NaOH反應生成Na2SiO3和Na2ZrO3 ， 其反應的方程式為：ZrSiO4+4NaOH Na2SiO3+Na2ZrO3+2H2O，經熔融后，鋯英砂中Zr元素以Na2ZrO3存在，酸浸時生成Al3+、Fe3+的反應是氧化鐵和酸反應生成氯化鐵和水，偏鋁酸鈉和鹽酸反應生成氯化鋁和水，反應的離子方程式為：Fe2O3+6H+=Fe3++3H2O，AlO2﹣+4H+=Al3++2H2O， 所以答案是：Na2ZrO3；Fe2O3+6H+=Fe3++3H2O，AlO2﹣+4H+=Al3++2H2O；（2）加過量鹽酸酸浸，Na2SiO3與HCl生成硅酸沉淀，過濾，濾渣Ⅰ為H2SiO3 ， 名稱為：硅酸，所以答案是：硅酸；（3）需用氨水調pH=a，使Fe3+、Al3+轉化為氫氧化物沉淀，而ZrO2+不能沉淀，根據表中數據可知：pH在5.2～6.2時Fe3+、Al3+完全沉淀，而ZrO2+不沉淀；加氨水至pH=b=8時，ZrO2+與NH3H2O反應生成Zr（OH）4沉淀，其反應的離子方程式為：ZrO2++2NH3H2O+H2O=Zr（OH）4↓+2NH4+ ， 所以b≥8.0使ZrO2+完全轉化為Zr（OH）4沉淀，
所以答案是：除去Fe3+、Al3+；b≥8.0；（4）過濾Ⅲ所得濾液中主要含有銨根離子，溶液顯酸性，加入CaCO3粉末并加熱得到氨氣和二氧化碳，其反應的離子方程式為：2NH4++CaCO3 Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O；
所以答案是：2NH4++CaCO3 Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O．