Question

10．稀土元素是周期表中第ⅢB族鈧、釔和鑭系元素的總稱，它們都是很活潑的金屬，性質極為相似，常見化合價為+3．其中釔（Y）元素是激光和超導的重要材料．我國蘊藏著豐富的釔石礦（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），以此礦石為原料生產氧化釔（Y₂O₃）的主要流程如下：

已知：①有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表：

	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在元素周期表中，鈹和鋁位于第二周期和第三周期的對角線位置，化學性質相似．
（1）釔石礦（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的組成用氧化物的形式表示為Y₂O₃•FeO•2BeO•2SiO₂
（2）欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合液中制得Be（OH）₂沉淀．則
①最好選用鹽酸、b（填字母）兩種試劑，再經過必要的操作即可實現．
a．NaOH溶液    b．氨水      c．CO₂氣體       d．HNO₃
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
（3）上述過程中用氨水調節(jié)pH=a的目的是使Fe³⁺完全水解形成沉淀而除去，a應控制在3.7～6.0范圍內；寫出生成沉淀物A的離子方程式Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，檢驗該過程是否沉淀完全的操作方法是取少量濾液，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．
（4）寫出由草酸釔沉淀制備氧化釔的化學方程式Y₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Y₂O₃+3CO↑+3CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）依據元素化合價和原子守恒書寫元素的氧化物組成；
（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；
（3）依據圖表中的PH數據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=b是把釔離子全部沉淀的反應；檢驗三價鐵離子是否沉淀需要檢驗濾液中是否含有三價鐵離子，結合三價鐵離子檢驗試劑是硫氰酸鉀溶液變血紅色；
（4）草酸釔隔絕空氣加熱生成Y₂O₃、CO和CO₂．

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）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：b；
 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；
（3）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=a，3.7＜a＜6.0；繼續(xù)加氨水調節(jié)pH=b發(fā)生反應的離子方程式為：Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，檢驗三價鐵離子是否沉淀需要檢驗濾液中是否含有三價鐵離子，結合三價鐵離子檢驗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：使Fe³⁺完全水解形成沉淀而除去；3.7～6.0；Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；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；
（4）草酸釔隔絕空氣加熱生成Y₂O₃、CO和CO₂，其反應方程為：Y₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Y₂O₃+3CO↑+3CO₂↑；
故答案為：Y₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Y₂O₃+3CO↑+3CO₂↑．

點評 本題考查了物質氧化物表示方法，元素化合物性質的類比推斷，物質分離試驗方法設計，離子分離和離子檢驗的實驗操作，仔細審題，利用題干信息是解題關鍵．