Question

稀土元素是周期表中IIIB族鈧、釔和锏系元素的總稱，它們都是很活潑的金屬，性質(zhì)極為相似，常見化合價為+3．其中釔（Y）元素是激光和超導(dǎo)的重要材料．我國蘊(yùn)藏豐富的釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），以此礦石為原料生產(chǎn)氧化釔（Y₂O₃）的主要流程如下：

已知：①常溫下K_SP=[Fe（OH）₃]=4×10^-38，lg2≈0.3  ②有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表：

	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe3+	2.7	x
Y3+	6.0	8.2

③在周期表中、鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對角線位置，化學(xué)性質(zhì)相似．
（1）釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的組成用氧化物的形式可表示為

 

．
（2）欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀．則
①最好選用鹽酸、

 

（填字母）兩種試劑，再通過必要的操作即可實現(xiàn)．
a．NaOH溶液b．氨水c．CO₂氣d．HNO₃
②寫出Na₂BeO₂與足量鹽酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（3）一般認(rèn)為離子濃度小于1×10^-5mol?L^-1為沉淀完全，試計算Fe³⁺完全沉淀時x=

 

，實際操作要大于x，為使Fe³⁺沉淀完全，須用氨水調(diào)節(jié)pH=a，則a應(yīng)控制在

 

的范圍內(nèi)；檢驗Fe³⁺是否沉淀完全的操作方法是

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)元素化合價和原子守恒書寫元素的氧化物組成；
（2）①周期表中，鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對角線位置，化學(xué)性質(zhì)相似，欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，所以Na₂BeO₂的性質(zhì)和NaAlO₂類比推斷；加過量的鹽酸，硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸沉淀，Na₂BeO₂的反應(yīng)生成氯化鈹溶液，再加入過量氨水沉淀鈹離子；
②Na₂BeO₂與足量鹽酸反應(yīng)生成氯化鈹和氯化鈉溶液；
（3）結(jié)合氫氧化鐵溶度積和殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5 mol?L^-1時就認(rèn)為沉淀完全；依據(jù)圖表中的PH數(shù)據(jù)分析判斷三價鐵離子完全沉淀；檢驗三價鐵離子是否沉淀需要檢驗濾液中是否含有三價鐵離子，結(jié)合三價鐵離子檢驗試劑是硫氰酸鉀溶液變血紅色．

解答：解：（1）釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀）的組成用氧化物的形式可表示為：Y₂O₃?FeO?2BeO?2SiO₂，故答案為：Y₂O₃?FeO?2BeO?2SiO₂；
（2）①周期表中，鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對角線位置，化學(xué)性質(zhì)相似，欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，所以Na₂BeO₂的性質(zhì)和NaAlO₂類比推斷；加過量的鹽酸，硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸沉淀，Na₂BeO₂的反應(yīng)生成氯化鈹溶液，再加入過量氨水沉淀鈹離子，故答案為：b；
 ②Na₂BeO₂與足量鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈹氯化鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O，故答案為：BeO₂^2-+4H⁺=Be²⁺+2H₂O；
（3）殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5 mol?L^-1時就認(rèn)為沉淀完全，F(xiàn)e（OH）₃的溶度積K_sp=4.0×10^-38，c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38；c³（OH^-）=

4.0×10-38

1×10 -5

=4.0×10^-33；求得c（OH^-）=1.5874×10^-11mol/L；水溶液中的離子積c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14；c（H⁺）=6.3×10^-4mol/L，則pH=3.3；三價鐵離子開始沉淀到沉淀完全的PH范圍為：2.7-3.3；釔離子開始沉淀和沉淀完全的PH為：6.0-8.2；所以使Fe³⁺沉淀完全，須用氨水調(diào)節(jié)pH=a，3.3＜a＜6.0；檢驗三價鐵離子是否沉淀需要檢驗濾液中是否含有三價鐵離子，結(jié)合三價鐵離子檢驗試劑是硫氰酸鉀溶液變血紅色；取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色，若不變血紅色，則說明Fe³⁺完全沉淀，反之則未完全沉淀，
故答案為：3.3；3.3＜a＜6.0； 取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色，若不變血紅色，則說明Fe³⁺完全沉淀，反之則未完全沉淀．

點評：本題考查了物質(zhì)氧化物表示方法，元素化合物性質(zhì)的類比推斷，物質(zhì)分離試驗方法設(shè)計，離子分離和離子檢驗的實驗操作，難度不大，仔細(xì)審題，利用題干信息是解題關(guān)鍵．