Question

金属钇（Y）是激光和超导的重要材料，常见化合价为+3．我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），以此矿石为原料生产氧化钇（Y₂O₃）的主要流程如下：


已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe3+	2.7	3.7
Y3+	6.0	8.2

②铍元素和铝元素化学性质相似，请回答下列问题：
（1）钇矿石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的组成用氧化物的形式表示为

 

．请写出溶液中所含溶质的化学式：

 

、

 

．
（2）欲从过滤后的溶液中制得Be（OH）₂沉淀．则：
①最好选用盐酸、

 

（填字母）两种试剂，再通过必要的操作即可实现．
a．NaOH溶液     b．氨水       c．CO₂气      d．HNO₃
②写出滤液中含玻元素的化合物与过量盐酸发生反应的离子方程式：

 

．
（3）为使Fe³⁺沉淀完全，须用氨水调节pH=a，则a应控制在

 

的范围内；检验Fe³⁺是否沉淀完全的操作方法是

 

．
（4）继续加氨水调节pH=b发生反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：钇矿石与氢氧化钠共熔，加水溶解后可生成Na₂SiO₃、Na₂BeO₂，以及Y（OH）₃和Fe₂O₃沉淀，过滤后加入盐酸溶解，在此基础上加入氨水，由表中数据可知首先生成Fe（OH）₃沉淀，沉淀B为Y（OH）₃，加入草酸可生成Y₂（C₂O₄）₃，煅烧可生成Y₂O₃，结合题给信息以及题目要求解答该题．

解答： 解：钇矿石与氢氧化钠共熔，加水溶解后可生成Na₂SiO₃、Na₂BeO₂，以及Y（OH）₃和Fe₂O₃沉淀，过滤后加入盐酸溶解，在此基础上加入氨水，由表中数据可知首先生成Fe（OH）₃沉淀，沉淀B为Y（OH）₃，加入草酸可生成Y₂（C₂O₄）₃，煅烧可生成Y₂O₃，
（1）钇矿石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的组成用氧化物的形式可表示为：Y₂O₃?FeO?2BeO?2SiO₂，由流程可知，溶液中含有的溶质为Na₂SiO₃、Na₂BeO，
故答案为：Y₂O₃?FeO?2BeO?2SiO₂；Na₂SiO₃； Na₂BeO₂；
（2）①周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似，欲从Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，所以Na₂BeO₂的性质和NaAlO₂类比推断；加过量的盐酸，硅酸钠反应生成硅酸沉淀，Na₂BeO₂的反应生成氯化铍溶液，再加入过量氨水沉淀铍离子，故答案为：B；
②Na₂BeO₂与足量盐酸发生反应生成氯化铍氯化钠和水，反应的离子方程式为：BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O，故答案为：BeO₂^2-+4H⁺═Be²⁺+2H₂O；
（3）三价铁离子开始沉淀到沉淀完全的PH范围为：2.7-3.7；钇离子开始沉淀和沉淀完全的PH为：6.0-8.2；所以使Fe³⁺沉淀完全，须用氨水调节pH=a，3.7＜a＜6.0；检验三价铁离子是否沉淀需要检验滤液中是否含有三价铁离子，结合三价铁离子检验试剂是硫氰酸钾溶液变血红色；取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe³⁺完全沉淀，反之则未完全沉淀，
故答案为：3.7～6.0；取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为红色，若观察不到红色，则说明Fe³⁺沉淀完全；
（4）继续加氨水调节pH=b发生反应的离子方程式为：Y³⁺+3NH₃?H₂O=Y（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案为：Y³+3NH₃?H₂O=Y（OH）₃↓+3NH₄⁺．

点评：本题考查了工艺流程图，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注重试剂的选择，化学方程式的配平，盐类水解原理的应用等，难度较大，在氧化还原反应中得失电子总数相等是解题关键，注意审题．