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、Si,高中三年级,化学试题,原电池原理考点,工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理）考点,好技网

填空题
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，生产锆的流程之一如下

（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=10^-10米
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O^2-。在熔融电解质中，O^2-向_________(填正负)极移动。电池正极电极反应为：__________________，负极电极反应为：__________________

本题信息：2011年广东省模拟题化学填空题难度极难来源:于丽娜
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本试题 “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，生产锆的...” 主要考查您对
原电池原理

工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理）
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原电池原理
工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理）

原电池：

1.定义：将化学能转化为电能的装置。
2.工作原理：
以铜-锌原电池为例

（1）装置图：

（2）原理图：

3.实质：化学能转化为电能。
4.构成前提：能自发地发生氧化还原反应。
5.电极反应：
负极：失去电子；氧化反应；流出电子
正极：得到电子；氧化反应；流入电子
6.原电池正负极判断的方法：
①由组成原电池的两级材料判断，一般是活泼金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断，电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向，在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
④根据原电池两级发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
⑤X极增重或减重：X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电，反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极。
⑥X极有气泡冒出：发生可析出氢气的反应，说明X极为正极。
⑦X极负极pH变化：析氢或吸氧的电极发生反应后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，X极附近的pH增大，说明X极为正极。

原电池中的电荷流动:

在外电路(电解质溶液以外)，电子(负电荷)由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极，使负极呈正电性趋势、正极呈负电性趋势。在内电路(电解质溶液中)，阳离子(带正电荷)向正极移动，阴离子 (带负电荷)向负极移动。这样形成了电荷持续定向流动，电性趋向平衡的闭合电路。

化工生产过程中的基本问题：

1．确定化工生产的最佳过程
确定化工生产反应原理与过程的一般方法：对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑，来确定原料和生产路线。
①分析产品的化学组成，据此确定生产产品的主要原料；
②分析产品与生产原料之间关键元素的性质，确定主要生产步骤；
③分析生产原料的性质．确定反应原理。
2．选择化工生产的最佳原料
选择原料首先要考虑化学反应原理，此外还要考虑厂址选择、原料供应、能源供应、工业用水供应、产品存储、产品运输、产品预处理成本、环境保护等。
3．控制最佳化学反应条件
控制反应条件是取得化工生产最佳综合效益的重要环节之一。控制反应条件要应用化学反应速率理论和化学平衡原理，结合具体化学反应的特点以及生产技术和设备条件、能源消耗等，控制最佳化学反应速率和反应物的平衡转化率。
4．科学治理工业“三废”
“三废”主要是指废气、废液和废渣。治理“三废” 首先要从设计生产工艺与选择原料做起，即从源头上解决问题；其次是把好排放关，对排出的“三废”的处理，要尽最大努力使其资源化，最低要求是无害化。
5．充分利用“废热”
通过热交换或其他方式利用化学反应所放出的热量。

硫代硫酸钠的工业制法：

(1)亚硫酸钠　
将纯碱溶解后，与（硫磺燃烧生成的）二氧化硫作用生成亚硫酸钠，再加入硫磺沸腾反应，经过滤、浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。　　
Na₂CO₃+SO₂==Na₂SO₃+CO₂ 　　Na₂SO₃+S+5H₂O==Na₂S₂O₃·5H₂O 　　
(2)硫化碱法　
利用硫化碱蒸发残渣、硫化钡废水中的碳酸钠和硫化钠与硫磺废气中的二氧化硫反应，经吸硫、蒸发、结晶，制得硫代硫酸钠。　
2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂==3Na₂S₂O₃+CO₂ 　　
(3)氧化、亚硫酸钠和重结晶法　
由含硫化钠、亚硫酸钠和烧碱的液体经加硫、氧化；亚硫酸氢钠经加硫及粗制硫代硫酸钠重结晶三者所得硫代硫酸钠混合、浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。　　
2Na₂S+2S＋3O₂==2Na₂S₂O₃ 　　Na₂SO₃+S==Na₂S₂O₃ 　　
(4)重结晶法　
将粗制硫代硫酸钠晶体溶解（或用粗制硫代硫酸钠溶液），经除杂，浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。
砷碱法净化气体副产　利用焦炉煤气砷碱法脱硫过程中的下脚（含Na₂S₂O₃），经吸滤、浓缩、结晶后，制得硫代硫酸钠。

高锰酸钾的工业制法：

工业上利用二氧化锰制备高锰酸钾，其步骤是
(1)二氧化锰与氢氧化钾共熔并通入氧气：2MnO₂+4KOH+O₂2K₂MnO₄+2H₂O
(2)电解锰酸钾溶液：2K₂MnO₄+2H₂O2KMnO₄+H₂↑+2KOH
高锰酸钾常见的制备方法有以下两矿石中取得的二氧化锰和氢氧化钾在空气中或混合硝酸钾（提供氧气）加热，产生锰酸钾，再于碱性溶液中与氧化剂进行电解氧化得到高锰酸钾。　　2MnO₂+4KOH+O₂→2K₂MnO₄+2H₂O 　　2K₂MnO₄+Cl₂→2KMnO₄+2KCl 　　
也可以用MnSO₄在酸性环境中和二氧化铅（PbO₂）或铋酸钠（NaBiO₃）等强氧化剂反应产生。此反应也用于检验二价锰离子的存在，因为高锰酸钾的颜色明显种：
①法一：以MnO₂（软锰矿）为原料制KMnO₄第一步：Mn(IV)→Mn(VI) 2MnO₂+4KOH+O₂====2K₂MnO₄+2H₂O
第二步：CO₂歧化K₂MnO₄ K₂MnO₄+2CO₂====2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃
这种制备方法的最高产率为66.7% 法
②电解法：阳极：2MnO₄^2--2e^-→2MnO₄^-阴极：2H₂O+2e^-→H₂↑+2OH^- 总电解反应方程式为2K₂MnO₄+2H₂O→2KMnO₄+2KOH+H₂↑
理论产率可达100%

纯硅的制取：

工业上在电炉内，用硅石和碳反应得粗硅和一氧化碳，然后用粗硅和氯气反应得四氯化硅，再用四氯化硅和氢气反应的纯硅和氯化氢，这样就完成硅的制造。（第一步完全相同，第二部有三种方法，工业上用的的是西门子的方法，其他两种不常见。）反应方程式
(1)石英制硅（冶金级），这一步是粗硅制取硅商业上是由高纯度的石英砂和木头，焦炭和煤使用碳棒电极在电弧炉中制得。在高于1900°C的温度下，依照下列方程式碳把石英砂还原成硅： SiO₂+C→Si+CO₂. SiO₂+2C→Si+2CO. 这一过程所的硅称为冶金级硅。纯度为98%-99%。另外，硅制备办法还有熔盐电解法，即电解熔解的二氧化硅。
(2)高纯硅的制备在制备高纯硅之前，需要把粗硅转化成三氯化氢硅（300°C）： Si+3HCl→HSiCl₃+H₂ 接着，通过精馏使SiHCl₃与其它氯化物分离，经过精馏的SiHCl₃，其杂质水平可低于10-10％的电子级硅要求。然后，提纯后的SiHCl₃通过CVD原理在1150°C下制备出多晶硅粉。2HSiCl₃→Si+2HCl+SiCl₄.

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