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+ | 2.7 | 3.7 |
| Y3+ | 6.0 | 8.2 |
(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.
| 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 |
| A. | 铁合金 | B. | 铝合金 | C. | 铜合金 | D. | 钢 |
| 起始浓度 | 甲 | 乙 | 丙 |
| c(NO2)/mol•L-1 | 0.10 | 0.20 | 0.20 |
| C(SO2)/mol•L-1 | 0.10 | 0.10 | 0.20 |
| 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 |
| 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 |
| A. | CaCO3 | B. | Al2O3 | C. | Fe2O3 | D. | MgO |
| 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 |
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 |