Question

13．稀土元素是周期表中ⅢB族鈧、釔和鑭系元素之總稱，金屬活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬元素，它們的性質極為相似，常見化合價為+3價．其中釔（Y）元素是激光和超導的重要材料．我國蘊藏著豐富的含釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），工業(yè)上通過如下生產(chǎn)流程可獲得氧化釔．

已知：
①有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH見下表．

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe3+	2.7	3.7
Y3+	6.0	8.2

②Be（OH）₂+2NaOH═Na₂BeO₂+2H₂O
請回答下列問題：
（1）若改用氧化物的形式表示Y₂FeBe₂Si₂O₁₀組成，則化學式為Y₂O₃•FeO•2BeO•2SiO₂
（2）過濾Ⅲ所得濾液的溶質主要有NH₄Cl、（NH₄）₂C₂O₄（填化學式）
（3）①欲從過濾I所得混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，最好選用bd兩種試劑，再通過必要的操作即可實現(xiàn)．
a．NaOH溶液　　　　　b．氨水　　　　c．CO₂　　　d．鹽酸
②寫出Na₂BeO₂與足量鹽酸發(fā)生反應的離子方程式BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O．
（4）能否用氨水直接將溶液的pH調節(jié)至8.2，不能（填能或不能），（若不能，請說明理由）第一步用氨水是為了使Fe³⁺轉化為沉淀而除去．
（5）寫出沉淀轉化步驟中沉淀轉化的化學方程式2Y（OH）₃+3H₂C₂O₄═Y₂（C₂O₄）₃+6H₂O．

Answer 1

分析 釔礦石與氫氧化鈉共熔，加水溶解后可生成Na₂SiO₃、Na₂BeO₂，以及Y（OH）₃和Fe₂O₃沉淀，過濾后加入鹽酸溶解，在此基礎上加入氨水，由表中數(shù)據(jù)可知首先生成Fe（OH）₃沉淀，加入草酸可生成Y₂（C₂O₄）₃，煅燒可生成Y₂O₃，
（1）依據(jù)元素化合價和原子守恒書寫元素的氧化物組成；
（2）根據(jù)沉淀轉化步驟可知過濾Ⅲ所得濾液的溶質；
（3）①周期表中，鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對角線位置，化學性質相似，欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，所以Na₂BeO₂的性質和NaAlO₂類比推斷；加過量的鹽酸，硅酸鈉反應生成硅酸沉淀，Na₂BeO₂的反應生成氯化鈹溶液，再加入過量氨水沉淀鈹離子；
②Na₂BeO₂與足量鹽酸反應生成氯化鈹和氯化鈉溶液；
（4）依據(jù)圖表中的PH數(shù)據(jù)分析判斷三價鐵離子完全沉淀，釔離子不沉淀的溶液PH為3.7-6.0；繼續(xù)加氨水調節(jié)pH=8.2是把釔離子全部沉淀的反應；
（5）根據(jù)Y₂（C₂O₄）₃比Y（OH）₃更難溶可寫出沉淀轉化的化學方程式．

解答 解：（1）釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的組成用氧化物的形式可表示為：Y₂O₃•FeO•2BeO•2SiO₂，故答案為：Y₂O₃•FeO•2BeO•2SiO₂；
（2）在過濾Ⅱ的濾液（含有YCl₃）里加氨水后又加草酸，故過濾Ⅲ所得濾液的溶質為NH₄Cl、（NH₄）₂C₂O₄，故答案為：NH₄Cl、（NH₄）₂C₂O₄；
（3）①周期表中，鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對角線位置，化學性質相似，欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，所以Na₂BeO₂的性質和NaAlO₂類比推斷；加過量的鹽酸，硅酸鈉反應生成硅酸沉淀，Na₂BeO₂的反應生成氯化鈹溶液，再加入過量氨水沉淀鈹離子，故答案為：bd；
 ②Na₂BeO₂與足量鹽酸發(fā)生反應生成氯化鈹氯化鈉和水，反應的離子方程式為：BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O，故答案為：BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O；
（4）三價鐵離子開始沉淀到沉淀完全的PH范圍為：2.7-3.7；釔離子開始沉淀和沉淀完全的PH為：6.0-8.2；所以使Fe³⁺沉淀完全，須用氨水調節(jié)pH為3.7至6.0；繼續(xù)加氨水調節(jié)pH=8.2是把釔離子全部沉淀的反應，故答案為：不能，第一步用氨水是為了使Fe³⁺ 轉化為沉淀而除去；
（5）加草酸將Y（OH）₃轉化為Y₂（C₂O₄）₃的化學方程式：2Y（OH）₃+3H₂C₂O₄═Y₂（C₂O₄）₃+6H₂O，故答案為：2Y（OH）₃+3H₂C₂O₄═Y₂（C₂O₄）₃+6H₂O．

點評 本題考查了工藝流程圖，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注重試劑的選擇，化學方程式的配平等，難度較大．