题目内容

13．稀土元素的物理性质和化学性质极为相似，常见化合价为+3价．在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，所以稀土元素又被称为冶金工业的维生素．其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料．我国蕴藏荇着丰富的含钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）．工业上通过如下生产流程可获得氧化钇．
已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如表：
离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Fe3+2.73.7
Y3+6.08.2
②在元素周期表中，铍元素和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．请回答下列问题：
（1）写出钇矿石与氢氧化钠共熔时的化学方程式4Y2FeBe2Si2O10+32NaOH+O2=8Y（OH）3+2Fe2O3+8Na2SiO3+8Na2BeO2+4H2O．
（2）欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be（OH）2沉淀．则
①最好选用盐酸和b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         d．HNO3
②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：BeO22-+4H+=Be2++2H2O．
（3）已知10-2.7=2×10-3、10-3.7=2×10-4，则25℃时，反应Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+
的平衡常数K=8×10-5．如何检验Fe3+是否沉淀完全取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若观察不到血红色，则说明Fe3+沉淀完全（回答操作方法，不需设计所用仪器）．
（4）①写出生成草酸钇沉淀的化学方程式2 Y（OH）2（s）+2H2C2O4（aq）=Y2（C2O4）3（s）+6H2O（l）；
②若H2C2O4和湿润的KClO3混合加热到60℃可制得国际公认的高效含氯消毒剂ClO2，写出反应中氧化剂和氧化产物的物质的量之比1：1．在热水中ClO2会发生反应生成Cl2和HClO2，写出反应的化学方程式6ClO2+2H2O=Cl2+4HClO2+3O2．

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）钇矿石与氢氧化钠共熔时反应生成硅酸钠、铍酸钠溶液，沉淀为Y（OH）3和Fe2O3，结合原子守恒配平书写；
（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）反应Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，平衡常数K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$，c（H+）=10-2.7mol/L，水解反应形成的是氢氧化铁饱和溶液，c（Fe3+）=10-5mol/L；铁离子遇到KSCN溶液形成红色溶液；
（4）①氢氧化钇和草酸反应生成草酸钇和水；
②若H2C2O4和湿润的KClO3混合加热到60℃可制得国际公认的高效含氯消毒剂ClO2，依据反应定量关系计算氧化剂和氧化产物的物质的量之比；在热水中ClO2会发生反应生成Cl2和HClO2，氧化还原反应电子守恒判断产物中还生成氧气．

解答 解：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）钇矿石与氢氧化钠共熔时反应生成硅酸钠、铍酸钠溶液，沉淀为Y（OH）3和Fe2O3，结合原子守恒配平书写得到化学方程式为：4Y2FeBe2Si2O10+32NaOH+O2=8Y（OH）3+2Fe2O3+8Na2SiO3+8Na2BeO2+4H2O，
故答案为：4Y2FeBe2Si2O10+32NaOH+O2=8Y（OH）3+2Fe2O3+8Na2SiO3+8Na2BeO2+4H2O；
（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：BeO22-+4H+=Be2++2H2O，
故答案为：BeO22-+4H+=Be2++2H2O；
（3）反应Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，平衡常数K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$，c（H+）=10-2.7mol/L，水解反应形成的是氢氧化铁饱和溶液，c（Fe3+）=10-5mol/L，则平衡常数K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$=$\frac{（1{0}^{-2.7}）^{3}}{1{0}^{-5}}$=8×10-5，检验Fe3+是否沉淀完全的操作为：取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若观察不到血红色，则说明Fe3+沉淀完全，
故答案为：8×10-5；取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若观察不到血红色，则说明Fe3+沉淀完全；
（4）①氢氧化钇和草酸反应生成草酸钇和水，反应的化学方程式为：2 Y（OH）2（s）+2H2C2O4（aq）=Y2（C2O4）3（s）+6H2O（l），
故答案为：2 Y（OH）2（s）+2H2C2O4（aq）=Y2（C2O4）3（s）+6H2O（l）；
②若H2C2O4和湿润的KClO3混合加热到60℃可制得国际公认的高效含氯消毒剂ClO2，反应的化学方程式为：H2C2O4+2KClO3=2ClO2↑+CO2↑+K2CO3+H2O，其中KClO3为氧化剂，CO2和K2CO3是氧化产物，则氧化剂和氧化产物物质的量之比为1；1，在热水中二氧化氯和水反应的化学方程式为：6ClO2+2H2O=Cl2+4HClO2+3O2，
故答案为：1：1；6ClO2+2H2O=Cl2+4HClO2+3O2．

点评 本题考查了物质分离提纯的过程分析、物质性质和反应现象的判断、平衡常数计算、氧化还原反应化学方程式书写和电子守恒的计算应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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A．都是共价化合物B．都是离子化合物C．都含有共价键D．互为同素异形体
4．在我国最早使用的合金是（　　）
A．铁合金B．铝合金C．铜合金D．钢
1．80℃时，NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO （g）．该温度下，在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中，投入NO2和SO2，起始浓度如表所示，其中甲经2min达平衡时，NO2的转化率为50%，下列说法正确的是（　　）
起始浓度甲乙丙
c（NO2）/mol•L-10.100.200.20
C（SO2）/mol•L-10.100.100.20
A．容器甲中的反应在前2 min的平均速率v（SO2）=0.05 mol•L-1•min-1
B．达到平衡时，容器丙中正反应速率与容器甲相等
C．温度升至90℃，上述反应平衡常数为1.56，则反应的△H＞0
D．容器乙中若起始时改充0.10 mol•L-1 NO2和0.20mol•L-1 SO2，达到平衡时c（NO）与原平衡相同
8．已知最简单的有机物E和直线型分子G在光照条件下反应，生成四面体型分子L和直线型分子M（组成G分子的元素为第三周期的元素），如图．则下列判断错误的是（　　）
A．常温常压下，E是一种无色无味的气体
B．干燥的G能漂白有色物质
C．在光照条件L能与 G继续发生与上述类似的反应
D．上述反应类型是取代反应
18．既能跟盐酸又能跟氢氧化钠溶液反应的物质是（　　）
A．CaCO3B．Al2O3C．Fe2O3D．MgO
5．钒的化合物常用于制作催化剂和新型电池．回答下列问题：
（1）金属钒可由铝热反应制得．已知25℃、101kPa时，
4A1（s）+3O2（g）=2Al2O3 （s）△H1=a kJ•mol-1
4V（s）+5O2（g）=2V2O5（s）△H2=b kJ•mol-1
则用铝热反应冶炼金属V（s）的热化学方程式为10Al（s）+3V2O5（s）═5Al2O3（s）+6V（s）△H=（2.5a-l.5b）kJ•mol-1 ．
（2）V2O5为橙黄至砖红色固体，无味、有毒，微溶于水，是许多有机和无机反应的催化剂．图1表示的是25℃时，部分含钒微粒的存在形式、浓度和存在的pH范围（其余可溶性微粒均未标出），图中“[V]”表示含钒微粒的浓度，虚线表示[V]或pH的范围尚未准确确定．

①V2O5溶于足量2mol•L-1NaOH溶液中，发生反应的离子方程式为V2O5+6OH-═2VO43-+3H2O，向反应后的溶液中，滴加硫酸溶液至过量（pH＜1）的过程中，开始溶液保持澄淸，滴加一段时间后，观察到有橙黄色沉淀产生，继续滴加硫酸溶液，沉淀又消失．则沉淀消失过程中发生反应的化学方程式为V2O5+H2SO4═（VO2）2SO4+H2O．
②上述滴加硫酸溶液的过程中，先后发生如图2的反应：
则“X所示区域溶液中的离子”不可能是b（填序号）；
a．V3O93-b．V4O103-   c．V4O124-
（3）V2O5是反应2SO2+O2?2SO3的催化剂．其他条件不变，加入V2O5后，该反应的速率加快的原因
是加入V2O5后，反应路径发生改变，反应的活化能降低，反应速率加快；恒温恒压下，加人V2O5，该反应的平衡常数不变 （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（4）图3所示为可充电的全钒液流电池构造示意图，该电池中的隔膜只允许H+通过．电池放电时，负极区溶液的pH将增大（填“增大”、“减小”或“不变”），电池充电时，阳极的电极反应式为VO2+-e-+H2O═VO2++2H+．
2．若阿伏加德罗常数的数值用NA表示，下列说法正确的是（相对原子质量：H-1  D-2  He-4   N-14  O-16）（　　）
A．标准状况下，1.12L 氦气所含原子数为0.1NA
B．22.4 LHCl溶于水，溶液中H+数为NA
C．1.6gNH2-离子所含电子数为NA
D．10g D2O所含的中子数为4.5NA
3．容积相同的四个密闭容器中，进行同样的可逆反应：2A（g）+B（g）?3C（g）+2D（g）；起始时甲、乙、丙、丁四个容器所装A和B的量分别为：
甲：A 2mol，B 1mol；   乙：A 1mol，B 1mol；   丙：A 2mol，B 2mol；丁：A 1mol，B 2mol．在相同温度下建立平衡时，A或B的转化率大小关系为（　　）
A．A的转化率为甲＜丙＜乙＜丁B．A的转化率为甲＜乙＜丁＜丙
C．B的转化率为甲＞乙＞丙＞丁D．B的转化率为甲＜丙＜乙＜丁

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