Question

13．稀土元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)極為相似，常見化合價(jià)為+3價(jià)．在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能，所以稀土元素又被稱為冶金工業(yè)的維生素．其中釔（Y）元素是激光和超導(dǎo)的重要材料．我國(guó)蘊(yùn)藏荇著豐富的含釔礦石（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(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH如表：

離子	開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe3+	2.7	3.7
Y3+	6.0	8.2

②在元素周期表中，鈹元素和鋁元素處于第二周期和第三周期的對(duì)角線位置，化學(xué)性質(zhì)相似．請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出釔礦石與氫氧化鈉共熔時(shí)的化學(xué)方程式4Y₂FeBe₂Si₂O₁₀+32NaOH+O₂=8Y（OH）₃+2Fe₂O₃+8Na₂SiO₃+8Na₂BeO₂+4H₂O．
（2）欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀．則
①最好選用鹽酸和b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         d．HNO₃
②寫出Na₂BeO₂與足量鹽酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O．
（3）已知10^-2.7=2×10^-3、10^-3.7=2×10^-4，則25℃時(shí)，反應(yīng)Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺
的平衡常數(shù)K=8×10^-5．如何檢驗(yàn)Fe³⁺是否沉淀完全取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色，若觀察不到血紅色，則說明Fe³⁺沉淀完全（回答操作方法，不需設(shè)計(jì)所用儀器）．
（4）①寫出生成草酸釔沉淀的化學(xué)方程式2 Y（OH）₂（s）+2H₂C₂O₄（aq）=Y₂（C₂O₄）₃（s）+6H₂O（l）；
②若H₂C₂O₄和濕潤(rùn)的KClO₃混合加熱到60℃可制得國(guó)際公認(rèn)的高效含氯消毒劑ClO₂，寫出反應(yīng)中氧化劑和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比1：1．在熱水中ClO₂會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成Cl₂和HClO₂，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式6ClO₂+2H₂O=Cl₂+4HClO₂+3O₂．

Answer 1

分析 釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），加入氫氧化鈉共熔后水溶過濾得到硅酸鈉、鈹酸鈉溶液，沉淀為Y（OH）₃和Fe₂O₃，加入稀鹽酸溶解后加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH在3.7＜a＜6.0范圍沉淀鐵離子，繼續(xù)加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH在8.2以上加入草酸沉淀得到草酸釔，過濾水洗煅燒得到Y(jié)₂O₃，
（1）釔礦石與氫氧化鈉共熔時(shí)反應(yīng)生成硅酸鈉、鈹酸鈉溶液，沉淀為Y（OH）₃和Fe₂O₃，結(jié)合原子守恒配平書寫；
（2）①周期表中，鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對(duì)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；
②Na₂BeO₂與足量鹽酸反應(yīng)生成氯化鈹和氯化鈉溶液；
（3）反應(yīng)Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$，c（H⁺）=10^-2.7mol/L，水解反應(yīng)形成的是氫氧化鐵飽和溶液，c（Fe³⁺）=10^-5mol/L；鐵離子遇到KSCN溶液形成紅色溶液；
（4）①氫氧化釔和草酸反應(yīng)生成草酸釔和水；
②若H₂C₂O₄和濕潤(rùn)的KClO₃混合加熱到60℃可制得國(guó)際公認(rèn)的高效含氯消毒劑ClO₂，依據(jù)反應(yīng)定量關(guān)系計(jì)算氧化劑和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比；在熱水中ClO₂會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成Cl₂和HClO₂，氧化還原反應(yīng)電子守恒判斷產(chǎn)物中還生成氧氣．

解答 解：釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），加入氫氧化鈉共熔后水溶過濾得到硅酸鈉、鈹酸鈉溶液，沉淀為Y（OH）₃和Fe₂O₃，加入稀鹽酸溶解后加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH在3.7＜a＜6.0范圍沉淀鐵離子，繼續(xù)加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH在8.2以上加入草酸沉淀得到草酸釔，過濾水洗煅燒得到Y(jié)₂O₃，
（1）釔礦石與氫氧化鈉共熔時(shí)反應(yīng)生成硅酸鈉、鈹酸鈉溶液，沉淀為Y（OH）₃和Fe₂O₃，結(jié)合原子守恒配平書寫得到化學(xué)方程式為：4Y₂FeBe₂Si₂O₁₀+32NaOH+O₂=8Y（OH）₃+2Fe₂O₃+8Na₂SiO₃+8Na₂BeO₂+4H₂O，
故答案為：4Y₂FeBe₂Si₂O₁₀+32NaOH+O₂=8Y（OH）₃+2Fe₂O₃+8Na₂SiO₃+8Na₂BeO₂+4H₂O；
（2）①周期表中，鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對(duì)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）反應(yīng)Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$，c（H⁺）=10^-2.7mol/L，水解反應(yīng)形成的是氫氧化鐵飽和溶液，c（Fe³⁺）=10^-5mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$=$\frac{（1{0}^{-2.7}）^{3}}{1{0}^{-5}}$=8×10^-5，檢驗(yàn)Fe³⁺是否沉淀完全的操作為：取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色，若觀察不到血紅色，則說明Fe³⁺沉淀完全，
故答案為：8×10^-5；取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色，若觀察不到血紅色，則說明Fe³⁺沉淀完全；
（4）①氫氧化釔和草酸反應(yīng)生成草酸釔和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2 Y（OH）₂（s）+2H₂C₂O₄（aq）=Y₂（C₂O₄）₃（s）+6H₂O（l），
故答案為：2 Y（OH）₂（s）+2H₂C₂O₄（aq）=Y₂（C₂O₄）₃（s）+6H₂O（l）；
②若H₂C₂O₄和濕潤(rùn)的KClO₃混合加熱到60℃可制得國(guó)際公認(rèn)的高效含氯消毒劑ClO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H₂C₂O₄+2KClO₃=2ClO₂↑+CO₂↑+K₂CO₃+H₂O，其中KClO₃為氧化劑，CO₂和K₂CO₃是氧化產(chǎn)物，則氧化劑和氧化產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為1；1，在熱水中二氧化氯和水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6ClO₂+2H₂O=Cl₂+4HClO₂+3O₂，
故答案為：1：1；6ClO₂+2H₂O=Cl₂+4HClO₂+3O₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純的過程分析、物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)現(xiàn)象的判斷、平衡常數(shù)計(jì)算、氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式書寫和電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．