二氧化锆(ZrO
2)是最重要的氧离子固体电解质,用于制造燃料电池、氧气含量测定仪等。可由锆英砂(主要成分为ZrSiO
4,也可表示为ZrO
2·SiO
2;含有少量Fe
2O
3、Al
2O
3、SiO
2杂质)通过如工艺流程法制得。

已知:①ZrO
2具有两性,高温与纯碱共熔生成可溶于水的Na
2ZrO
3,与酸反应生成ZrO
2+。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金属离子
| Fe3+
| Al3+
| ZrO2+
|
开始沉淀时pH
| 1.9
| 3.3
| 6.2
|
沉淀完全时pH
| 3.2
| 5.2
| 8.0
|
请回答下列问题:
(1)已知Zr元素的原子序数是40,请写出它在周期表中的位置:____________________________。
(2)烧结时ZrSiO
4发生反应的化学方程式为__________________________;滤渣1的化学式为__________。
(3)调节pH=a时,a的范围应该是__________________;用氨水调节pH=b时,所发生反应的离子方程式为_______________________________________。
(4)本题的流程中,一共有三步过滤操作,北中最后一步过滤所得的Zr(OH)
4沉淀需要洗涤,证明该沉淀已经洗涤干净的最佳操作方法是:______________________________________。
(5)工业上用铝热法冶炼锆,写出以ZrO
2通过铝热法制取锆的化学方程式:________________。
(6)一种新型燃料电池用掺杂Y
2O
3的ZrO
2晶体作电解质在熔融状态下传导O
2-,一极通入空气,另一极通入乙烷,写出负极的电极反应式:________________________________。