题目

题型：不详难度：来源：

(14分)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 nm＝10－10m

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

爆炸引起的
(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)的二氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。在熔融电解质中，O2－向________(填“正”或“负”)极移动。电池正极电极反应为__________________，负极电极反应为________________________________。

答案

(1)4C＋4Cl2＋ZrSiO4ZrCl4＋SiCl4＋4CO
(2)ZrOCl2·8H2OZrO2＋2HCl↑＋7H2O↑
(3)B
(4)负　O2＋4e－=2O2－　C4H10－26e－＋13O2－=4CO2＋5H2O

解析

(1)根据流程图中“高温气化”前后的物质可判断反应物为ZrSiO4、Cl2、C，生成物为SiCl4、ZrCl4和CO，故该反应的化学方程式为ZrSiO4＋4Cl2＋4CSiCl4＋ZrCl4＋4CO。(2)ZrOCl2·8H2O在900 ℃生成ZrO2的化学方程式为ZrOCl2·8H2OZrO2＋2HCl↑＋7H2O↑。(3)根据题目提示“二氧化锆(ZrO2)可以制造耐高温纳米陶瓷”可知选项A正确：1 nm＝10－9 m，B项错；合金的硬度一般比其成分金属的硬度高，C项正确；锆合金在高温下与水蒸气反应生成氢气，D项正确。(4)正极为氧气得电子，发生还原反应，故反应式为O2＋4e－=2O2－；负极为丁烷失电子，发生氧化反应，反应式为C4H10－26e－＋13O2－=4CO2＋5H2O。由两个电极的反应式可知，正极生成O2－，而负极反应需要O2－，故O2－从正极向负极移动。