Question

金屬釔（Y）是激光和超導(dǎo)的重要材料，常見化合價(jià)為+3．我國蘊(yùn)藏著豐富的釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），以此礦石為原料生產(chǎn)氧化釔（Y₂O₃）的主要流程如下：


已知：①有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表：

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

②鈹元素和鋁元素化學(xué)性質(zhì)相似，請回答下列問題：
（1）釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的組成用氧化物的形式表示為

 

．請寫出溶液中所含溶質(zhì)的化學(xué)式：

 

、

 

．
（2）欲從過濾后的溶液中制得Be（OH）₂沉淀．則：
①最好選用鹽酸、

 

（填字母）兩種試劑，再通過必要的操作即可實(shí)現(xiàn)．
a．NaOH溶液     b．氨水       c．CO₂氣      d．HNO₃
②寫出濾液中含玻元素的化合物與過量鹽酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（3）為使Fe³⁺沉淀完全，須用氨水調(diào)節(jié)pH=a，則a應(yīng)控制在

 

的范圍內(nèi)；檢驗(yàn)Fe³⁺是否沉淀完全的操作方法是

 

．
（4）繼續(xù)加氨水調(diào)節(jié)pH=b發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

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(chǔ)上加入氨水，由表中數(shù)據(jù)可知首先生成Fe（OH）₃沉淀，沉淀B為Y（OH）₃，加入草酸可生成Y₂（C₂O₄）₃，煅燒可生成Y₂O₃，結(jié)合題給信息以及題目要求解答該題．

解答： 解：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(chǔ)上加入氨水，由表中數(shù)據(jù)可知首先生成Fe（OH）₃沉淀，沉淀B為Y（OH）₃，加入草酸可生成Y₂（C₂O₄）₃，煅燒可生成Y₂O₃，
（1）釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的組成用氧化物的形式可表示為：Y₂O₃?FeO?2BeO?2SiO₂，由流程可知，溶液中含有的溶質(zhì)為Na₂SiO₃、Na₂BeO，
故答案為：Y₂O₃?FeO?2BeO?2SiO₂；Na₂SiO₃； Na₂BeO₂；
（2）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(xué)性質(zhì)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(zhì)和NaAlO₂類比推斷；加過量的鹽酸，硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸沉淀，Na₂BeO₂的反應(yīng)生成氯化鈹溶液，再加入過量氨水沉淀鈹離子，故答案為：B；
②Na₂BeO₂與足量鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈹氯化鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O，故答案為：BeO₂^2-+4H⁺═Be²⁺+2H₂O；
（3）三價(jià)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(diào)節(jié)pH=a，3.7＜a＜6.0；檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子是否沉淀需要檢驗(yàn)濾液中是否含有三價(jià)鐵離子，結(jié)合三價(jià)鐵離子檢驗(yàn)試劑是硫氰酸鉀溶液變血紅色；取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色，若不變血紅色，則說明Fe³⁺完全沉淀，反之則未完全沉淀，
故答案為：3.7～6.0；取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)榧t色，若觀察不到紅色，則說明Fe³⁺沉淀完全；
（4）繼續(xù)加氨水調(diào)節(jié)pH=b發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Y³⁺+3NH₃?H₂O=Y（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案為：Y³+3NH₃?H₂O=Y（OH）₃↓+3NH₄⁺．

點(diǎn)評：本題考查了工藝流程圖，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注重試劑的選擇，化學(xué)方程式的配平，鹽類水解原理的應(yīng)用等，難度較大，在氧化還原反應(yīng)中得失電子總數(shù)相等是解題關(guān)鍵，注意審題．