Question

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如下表：

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____________________________。

（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__________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：___________________。

（3）已知10^-2.7=2×10^-3、10^-3.7=2×10^-4，则25℃时，反应Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃+3H⁺

的平衡常数K=____________。如何检验Fe³⁺是否沉淀完全____________（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_________________________。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____________________。

Answer

4Y2FeBe2Si2O10+32NaOH+O2=8Y(OH)3+2Fe2O3+8Na2SiO3+8Na2BeO2+4H2O b BeO22-+4H+=Be2++2H2O 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（说明：用NaOH溶液鉴别不得分） 2 Y(OH)2(s)+2H2C2O4(aq)=Y2(C2O4)3(s)+ 6H2O(l) 1:1 6ClO2+2H2O=Cl2+4HClO2+3O2（其他合理答案也给分）

【解析】（1）根据流程图可知钇矿石(Y2FeBe2Si2O10) 与氢氧化钠共熔后水溶解以及过滤后的滤液和液渣成分分别为Na2SiO3、Na2BeO2、Y(OH)3、Fe2O3，则共熔时发生的化学方程式为：4Y2FeBe2Si2O10+32NaOH+O2=8Y(OH)3+2Fe2O3+8Na2SiO3+8Na2BeO2+4H2O；（2）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欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀，则根据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则反应生成氯化铍溶液，再加入过量氨水沉淀铍离子，答案选b；②Na2BeO2与足量盐酸发生反应生成氯化铍，其反应的离子方程式为：BeO22-+4H+=Be2++2H2O；（3）当开始沉淀时为建立水解平衡，PH=2.7，则c(H+)=10-2.7mol/L,反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+的平衡常数K==810-4；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草酸与Y(OH)2反应生成草酸钇沉淀的化学方程式为：2 Y(OH)2(s)+2H2C2O4(aq)=Y2(C2O4)3(s)+ 6H2O(l)；②H2C2O4和KClO3混合加热到60℃可制得ClO2的反应方程式为H2C2O4+2KClO3= 2ClO2+CO2+K2CO3+H2O，其中KClO3是氧化剂，CO2和K2CO3是氧化产物，则氧化剂和氧化产物的物质的量之比为1：1；在热水中ClO2会发生反应生成Cl2和HClO2，其反应的化学方程式为6ClO2+2H2O=Cl2+4HClO2+3O2。