Question

10．稀土元素是周期表中第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石矿（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：

	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在元素周期表中，铍和铝位于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似．
（1）钇石矿（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的组成用氧化物的形式表示为Y₂O₃•FeO•2BeO•2SiO₂
（2）欲从Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合液中制得Be（OH）₂沉淀．则
①最好选用盐酸、b（填字母）两种试剂，再经过必要的操作即可实现．
a．NaOH溶液    b．氨水      c．CO₂气体       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）上述过程中用氨水调节pH=a的目的是使Fe³⁺完全水解形成沉淀而除去，a应控制在3.7～6.0范围内；写出生成沉淀物A的离子方程式Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，检验该过程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．
（4）写出由草酸钇沉淀制备氧化钇的化学方程式Y₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Y₂O₃+3CO↑+3CO₂↑．

Answer 1

分析 （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；继续加氨水调节pH=b是把钇离子全部沉淀的反应；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；
（4）草酸钇隔绝空气加热生成Y₂O₃、CO和CO₂．

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；继续加氨水调节pH=b发生反应的离子方程式为：Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，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：使Fe³⁺完全水解形成沉淀而除去；3.7～6.0；Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；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；
（4）草酸钇隔绝空气加热生成Y₂O₃、CO和CO₂，其反应方程为：Y₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Y₂O₃+3CO↑+3CO₂↑；
故答案为：Y₂（C₂O₄）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Y₂O₃+3CO↑+3CO₂↑．

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．