题目内容
【题目】著名化学家徐光宪在稀土领域贡献突出，被誉为“稀土界的袁隆平”。钇是稀土元素之一，我国蕴藏着丰富的钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下工艺流程制取氧化钇，并获得副产物铍。
已知：ⅰ．钇（Y）的常见化合价为＋3价；
ⅱ．铍和铝处于元素周期表的对角线位置，化学性质相似；
ⅲ．Fe3+、Y3+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+ | 2.1 | 3.1 |
Y3+ | 6.0 | 8.3 |
（1）将钇矿石与NaOH共熔的反应方程式补充完整：
__Y2FeBe2Si2O10+__NaOH+____ 
__Y(OH)3 +__Fe2O3 + __Na2SiO3 + __Na2BeO2 + __H2O
（2）滤渣Ⅱ的主要成分是____________。
（3）试剂A可以是___________。
A．NaOH溶液 B．氨水 C．CO2 D．CaO
（4）用氨水调节pH=a时，a的取值范围是_____________________。
（5）计算常温下Y3+ +3H2O
Y(OH)3+3H+的平衡常数K=________。（常温下Ksp [Y(OH)3] = 8.0×10-23）
（6）滤液Ⅲ加入氨水产生沉淀的离子方程式为_______________。
（7）从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是________。
（8）常见的由BeCl2固体生产Be的工业方法有两种：①电解法：电解NaCl-BeCl2混合熔融盐制备Be；②热还原法：熔融条件下，钾还原BeCl2制备Be。以上两种方法你认为哪种更好并请说明理由_________。
【答案】4 32 O2 8 2 8 8 4 H2SiO3 或H4SiO4 B 3.1≤a＜6.0（或其他合理答案） 1.25×10-20 Y3++3NH3 H2O=Y(OH)3↓+3NH4+ 蒸发结晶时，向溶液中持续通入HCl气体（或在HCl气流中加热蒸干） 电解法好，同时能得到工业原料Cl2（热还原法好，操作简单，不产生有毒气体，或其它合理答案）
【解析】
钇矿石与NaOH共熔生成Y(OH)3 、Fe2O3 、Na2SiO3 和Na2BeO2 ，“水溶”后Na2SiO3 和Na2BeO2溶于水成为滤液I的主要溶质，Y(OH)3 、Fe2O3不溶，则过滤得到滤渣I的成分为Y(OH)3 、Fe2O3；向滤液I加入过量盐酸，Na2SiO3与盐酸反应转化为硅酸沉淀，Na2BeO2具有与偏铝酸钠相似的性质，则与过量盐酸反应后转化为BeCl2，因此滤渣II为H2SiO3 或H4SiO4，滤液II为BeCl2、NaCl和过量的HCl，再加入过量氨水，分离Be元素，会生成Be(OH)2沉淀，再加过量盐酸，得到纯净的BeCl2最后获得副产物Be；另一方面，滤渣I经过稀盐酸溶解后得到YCl3和FeCl3，滴加氨水条件pH，便于分离沉淀Fe元素，得到的滤液中YCl3经氨水调节适当pH沉淀得到Y(OH)3，最终高温得到Y2O3，据此分析作答。
根据上述分析可知，
（1）钇矿石Y2FeBe2Si2O10中，Y显+3价，Be显+2价，Si显+4价，则根据化合物的各元素化合价代数和为0可知，Fe的化合价为+2价，与NaOH共熔时需要氧气的参与将Fe元素转化为Fe2O3，根据得失电子守恒和原子守恒规律结合已知的产物可得，其化学方程式为：4Y2FeBe2Si2O10+32NaOH+ O2 
8Y(OH)3 +2Fe2O3 + 8Na2SiO3 + 8Na2BeO2 + 4H2O，故答案为：4；32；O2；8；2；8；8；4；
（2）根据上述分析可知，滤渣Ⅱ的主要成分为H2SiO3 或H4SiO4；
（3）加入试剂A的目的是为了沉淀Be(OH)2，根据已知ⅱ可知，需要加入弱碱，B项正确，故选B；
（4）用氨水调节pH=a，目的是为了沉淀Fe3+，便于与Y3+分离，根据已知给出的Fe3+、Y3+形成氢氧化物沉淀时的pH表数据可以看出，pH的范围为：3.1≤a＜6.0（或其他合理答案）；
（5）该反应的平衡常数K=
=
=
=
=1.25×10-20；
（6）滤液Ⅲ中Y3+加入氨水会生成Y(OH)3，其离子方程式为：Y3++3NH3H2O=Y(OH)3↓+3NH4+；
（7）BeCl2类似于氯化铝溶液，蒸干时可能会发生水解，因此要想得到BeCl2固体，蒸发结晶时，向溶液中持续通入HCl气体（或在HCl气流中加热蒸干）；
（8）电解法好，同时能得到工业原料Cl2（或热还原法好，操作简单，不产生有毒气体，或其它合理答案）。
