Question

【題目】2020年5月5日晚18時00分，我國載人空間站貨物返回艙試驗艙在我國文昌航天發(fā)射場點火升空， 5月8日飛船試驗船返回艙在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域成功著陸，試驗取得圓滿成功。金屬鈹(Be)是火箭、航空、宇宙航行的重要材料，工業(yè)上以含鈹廢渣(主要成分是Be和MgF2)為原料制備金屬鈹?shù)墓に嚵鞒倘鐖D:

已知：MgF2和CaF2難溶于水。回答下列問題：

(1)提高浸出速率的方法有________、_______(任寫兩項)；已知濾液Ⅰ中鈹元素的存在形式為H2BeF4，寫出“浸出”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________。

(2)過濾所得濾渣Ｉ的主要成分為________(填化學(xué)式)。

(3)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是____________________；濾渣Ⅱ與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________；已知(NH4)2BeF4易溶于水，且其在水中的溶解度隨溫度的升高而大幅度增大，從NH4F與濾液Ⅱ發(fā)生反應(yīng)后所得溶液中獲得(NH4)2BeF4晶體的“一系列操作”具體是指____________________ 過濾、洗滌、干燥。

(4) “分解”過程中產(chǎn)生的BeF2在熔融狀態(tài)下不能導(dǎo)電，其電子式為_____________；“還原”過程可以用金屬鎂制備金屬鈹?shù)脑�因�?/span>__________________________。

Answer 1

【答案】粉碎廢渣、增大HF溶液的濃度 適當(dāng)升高溫度、充分?jǐn)嚢?/span>(寫兩項即可) Be＋4HF=H2BeF4＋H2↑ MgF2 HF、NH4F CaF2＋H2SO4 (濃) CaSO4＋2HF↑ 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 鎂的還原性比鈹強(qiáng)

【解析】

將含鈹廢渣(主要成分是Be和MgF2)用30%HF溶液酸浸，MgF2難溶于水，所以得到的濾渣I為MgF2，根據(jù)題目信息可知濾液I中主要含有H2BeF4，過濾分離，向濾液Ⅰ中加入CaCO3，除去溶液中過量的HF，過濾得到濾渣II為 CaF2和含有H2BeF4的濾液Ⅱ，向濾液Ⅱ中加入NH4F得到(NH4)2BeF4，同時得到HF，濃硫酸和濾渣II反應(yīng)也可以生成HF，得到的HF可以循環(huán)使用；經(jīng)過后續(xù)一系列操作得到較純的(NH4)2BeF4晶體，將晶體分解得到NH4F和BeF2，用Mg還原BeF2得到較純的金屬Be，NH4F則可以循環(huán)使用。

(1)粉碎廢渣、增大HF溶液的濃度、適當(dāng)升高溫度、充分?jǐn)嚢瓒伎梢蕴岣呓�出速率；反�?yīng)有Be和HF，產(chǎn)物有H2BeF4，該過程Be元素被氧化，根據(jù)元素的價態(tài)規(guī)律可知應(yīng)是H元素將Be元素氧化，所以化學(xué)方程式為Be＋4HF=H2BeF4＋H2↑；

(2)濾渣I主要為難溶于水的MgF2；

(3)根據(jù)分析可知循環(huán)使用的有HF和NH4F；濾渣II主要CaF2，與濃硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成HF，方程式為CaF2＋H2SO4 (濃) CaSO4＋2HF↑；(NH4)2BeF4易溶于水，且其在水中的溶解度隨溫度的升高而大幅度增大，所以可以先加熱混合溶液蒸發(fā)濃縮，再冷卻析出(NH4)2BeF4晶體，所以一系列操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；

(4)BeF2在熔融狀態(tài)下不能導(dǎo)電，說明其為共價化合物，所以電子式為；鈹和鎂位于同一主族，且鎂位于鈹?shù)南路�，所以鎂的金屬性比鈹強(qiáng)，則鎂的還原性比鈹強(qiáng)，可以用金屬鎂制備金屬鈹。