Question

铍作为一种新兴材料日益被重视，是原子能、火箭、导弹、航空以及冶金工业中不可缺少的宝贵材料。铍及其化合物大多具有毒性。如图是以一种已经预处理后的含铍矿绿柱石(主要含有，，，和等)为原料制取单质铍的工艺流程：

已知：i.铍和铝的化学性质相似；

ii.氯化铍在融熔态时较难电离；

iii.Be(OH)₂在时会溶解；

iV.。

(1)滤渣1的主要成分是________。

(2)在“除铝”过程中铝会以铝铵矾的形式析出，则此过程中生成铝铵矾的化学方程式为________。

(3)“除铁”过程要求不引入新的杂质，其操作应为________。

(4)在“沉铍”过程中，若改为加入过量的溶液，则铍的存在形式是________(填离子符号)。

(5)在“分解”过程中产生的烟气会发生反应：，可用代替用于雕刻玻璃，反应过程中有生成，请写出此反应的化学方程式：________。

(6)工艺中采用氟化铍镁热还原法制取铍需要真空环境的原因是________。氯化铍熔盐电解法也可以制取铍，但是在电解过程中需要加入等量的，加入的作用是________。

(7)铍铜因具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性、耐热冲击性以及无磁性、无火花等特性而成为最为广泛使用的一种铍合金。若绿柱石中的含量为a%，上述工艺流程中的产率为b%，则1t绿柱石理论上可以生产含2%Be的铍铜合金________t。

(8)工艺流程中产生的含有的废水可以用石灰中和——生物净化法进行净化。不同的pH值和温度下，石灰中和——生物净化法净化后溶液中的铍的浓度如图所示，则为了减少污染，最应选用的pH范围和温度分别是________(填序号)。

 

A.9~11，30℃                  B.7~10，30℃                  C.8~11，35℃

Answer

SiO2 (NH4)2SO4+Al2(SO4)3+24H2O=2[(NH4)Al(SO4)2·12H2O] 在滤液中加入适量H2O2，再加适量氨水调整的pH≥3 BeO22- SiO2+4NH4HF2=SiF4↑+4NH4F+2H2O 防止Be和Mg被氧化 增强熔融盐的导电性 1.8×10-3ab B

【解析】

用稀硫酸溶解含铍矿绿柱石，其中BeO、Al2O3、Fe2O3和FeO均能溶于酸，而SiO2不溶于酸且不溶于水，经过滤，滤渣Ⅰ为SiO2，而滤液中主要含有Be2+、Al3+、Fe3+、Fe2+及过量的酸，滤液中加入(NH4)2SO4有铝铵矾[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]析出，经过过滤除去，达到除铝的目的，继续向所得滤液中加入加入适量H2O2氧化Fe2+，再加适量氨水调整的pH，使溶液中Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，再过滤除去，达到除铁的目的，再向滤液中加入氨水、HF，得到(NH4)2BeF4，高温分解得到BeF2，加入镁在高温下反应生成Be，以此解答该题。

(1)由分析知，滤渣1的主要成分是SiO2；

(2) 向含Al3+的滤液中加入(NH4)2SO4有铝铵矾[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]析出，发生反应的化学方程式为(NH4)2SO4+Al2(SO4)3+24H2O=2[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]；

(3)已知，当c(Fe3+)=1×10-5mol/L时，c(OH-)=mol/L=1×10-11mol/L，此时溶液pH=3；则“除铁”过程要求先氧化Fe2+，再调节溶液pH≥3，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，在不引入新的杂质的前提下，正确操作应为向滤液中加入适量H2O2，再加适量氨水调整的pH≥3；

(4) Be(OH)2能溶于NaOH溶液，则 “沉铍”过程中，若加入过量的溶液，Be(OH)2会溶于NaOH生成NaBeO2，即铍的存在形式是BeO22-；

(5) 用代替用于雕刻玻璃，即SiO2能与NH4HF2反应生成SiF4和NH4F，发生反应的化学方程式为SiO2+4NH4HF2=SiF4↑+4NH4F+2H2O；

(6)Be和Mg易在空气中被氧气氧化，则采用氟化铍镁热还原法制取铍需要真空环境，达到防止Be和Mg被氧化的目的；氯化铍在融熔态时较难电离，在电解过程中需要加入等量的NaCl，可增强熔融盐的导电性；

(7)根据原子守恒，依据已知条件1t该绿柱石理论上能生产含镀量2%的镀铜台金=1.8×103abg=1.8×10-3abt；

(8)当溶液pH在7~10左右、温度30℃时溶液中c(Be)最低，即净化效果最好，故答案为B。