Question

18．稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3．其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料．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）的主要流程如图：

已知①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如表：

	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在周期表中，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．
（1）钇矿石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的组成用氧化物的形式可表示为Y₂O₃•FeO•2BeO•2SiO₂．
（2）欲从Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，则
①最好选用盐酸、b（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Na₂BeO₂与足量盐酸发生反应的离子方程式：BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O．
（3）为使Fe³⁺沉淀完全，须用氨水调节pH=a，则a应控制在3.7＜a＜6.0的范围内；检验Fe³⁺是否沉淀完全的操作方法是取少量滤液，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．

Answer 1

分析 钇矿石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），加入氢氧化钠共熔后水溶过滤得到硅酸钠、铍酸钠溶液，沉淀为Y（OH）₃和Fe₂O₃，加入稀盐酸溶解后加入氨水调节溶液PH在3.7＜a＜6.0范围沉淀铁离子，继续加入氨水调节溶液PH在8.2以上加入草酸沉淀得到草酸钇，过滤水洗煅烧得到Y₂O₃，
（1）依据元素化合价和原子守恒书写元素的氧化物组成；
（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；
②Na₂BeO₂与足量盐酸反应生成氯化铍和氯化钠溶液；
（3）依据图表中的PH数据分析判断三价铁离子完全沉淀，钇离子不沉淀的溶液PH为3.7-6.0；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．

解答 解：（1）钇矿石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的组成用氧化物的形式可表示为：Y₂O₃•FeO•2BeO•2SiO₂，
故答案为：Y₂O₃•FeO•2BeO•2SiO₂；
（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＜a＜6.0；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．

点评 本题考查了物质氧化物表示方法，元素化合物性质的类比推断，物质分离试验方法设计，离子分离和离子检验的实验操作，仔细审题，利用题干信息是解题关键，题目难度中等．