(10分)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 ▲ 。
(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、 ▲ (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: ▲ 。
(3)为使Fe3+沉淀完全,须用氨水调节pH = a,则a应控制在 ▲ 的范围内;检验Fe3+是否沉淀完全的操作方法是 ▲ 。
(8分)燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。
(1)对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物,如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-1160 kJ·mol-1
则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为 ▲ 。
(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:
2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g)+ 3H2O(g)
已知一定压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下表:
| 投料比[n(H2) / n(CO2)] | 500 K | 600 K | 700 K | 800 K |
| 1.5 | 45% | 33% | 20% | 12% |
| 2.0 | 60% | 43% | 28% | 15% |
| 3.0 | 83% | 62% | 37% | 22% |
①若温度升高,则反应的平衡常数K将 ▲ (填“增大”、“减小”或“不变”。下同);若温度不变,提高投料比[n(H2) / n(CO2)],则K将 ▲ 。
②若用甲醚作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式
▲ 。
③在②所确定的电池中,若通入甲醚(沸点为-24.9 ℃)的速率为1.12 L·min-1(标准状况),并以该电池作为电源电解2 mol·L-1 CuSO4溶液500 mL,则通电30 s后理论上在阴极可析出金属铜 ▲ g。