Question

工业上常用绿柱石（主要成分3BeO•Al₂O₃•6SiO₂，还含有铁元素）冶炼铍，其简化的工艺流程如图所示：

已知：Be和Al性质相似：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如表：

	Be^2+	Al^3+	Fe^3+	Fe^2+
开始沉淀时	5.2	3.3	1.5	6.5
沉淀完全时	8.8	5.0	3.7	9.7

回答下列问题：

（1）滤渣Ⅰ的主要成分是______，加入H₂O₂的作用是______。

（2）得到滤渣Ⅱ的合理pH范围是______。

（3）用化学方程式解释不宜使用NaOH溶液来沉铍的原因是______。

（4）得到（NH₄）₂BeF₄的化学方程式为______。

（5）由Mg还原BeF₂得到Be需要真空的环境，其原因是______。

（6）若绿柱石中BeO的含量为a%，1吨绿柱石能生产含铍2%的合金b吨，则Be的利用率为______。（用含a、b的表达式表示）

Answer

H2SiO3或SiO2 将Fe2＋氧化成Fe3+ 5.0≤pH<5.2或5.0～5.2 Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O Be(OH)2＋2NH3＋4HF=(NH4)2BeF4＋2H2O 防止Mg、Be高温下与N2、O2等气体发生反应

【解析】

绿柱石中加入稀硫酸，得到滤液中含有Be2＋、Al3＋、SO42－、含铁元素的离子，SiO2不与稀硫酸反应，且不溶于稀硫酸，或者绿柱石中SiO32－与H＋反应生成H2SiO3沉淀，即滤渣1主要成分是H2SiO3或SiO2，向滤液中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，将Fe2＋转化成Fe3＋，便于后续操作除去，根据流程，加入氨水调节pH，除去Al3＋、Fe3＋，过滤后加入氨水，使Be元素转化成Be(OH)2沉淀，然后让Be(OH)2、NH3、HF反应生成(NH4)2BeF4，据此分析；

绿柱石中加入稀硫酸，得到滤液中含有Be2＋、Al3＋、SO42－、含铁元素的离子，SiO2不与稀硫酸反应，且不溶于稀硫酸，或者绿柱石中SiO32－与H＋反应生成H2SiO3沉淀，即滤渣1主要成分是H2SiO3或SiO2，向滤液中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，将Fe2＋转化成Fe3＋，便于后续操作除去，根据流程，加入氨水调节pH，除去Al3＋、Fe3＋，过滤后加入氨水，使Be元素转化成Be(OH)2沉淀，然后让Be(OH)2、NH3、HF反应生成(NH4)2BeF4，

(1)滤渣1为H2SiO3或SiO2；加入H2O2的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋；

(2)得到滤渣II为Fe(OH)3、Al(OH)3，Be元素不能转化成沉淀，根据表中数据，控制的pH范围是5.0≤pH<5.2或5.0～5.2；

(3)Be和Al的性质相似，氢氧化铝表现两性，能与NaOH溶液反应，Be(OH)2也能与NaOH反应，反应方程式为Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O；

(4)沉铍中Be元素以Be(OH)2形式存在，根据流程发生Be(OH)2＋2NH3＋4HF=(NH4)2BeF4＋2H2O；

(5)Mg、Be是活泼金属，能与氧气、氮气发生反应，因此需要真空的环境其原因是防止Mg、Be高温下与N2、O2等气体发生反应；

(6)令Be的利用率为x，因此有，推出Be的利用率为。