Question

2020年5月5日晚18时00分，我国载人空间站货物返回舱试验舱在我国文昌航天发射场点火升空，5月8日飞船试验船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆，试验取得圆满成功。金属铍(Be)是火箭、航空、宇宙航行的重要材料，工业上以含铍废渣(主要成分是Be和MgF₂)为原料制备金属铍的工艺流程。如图：

已知：MgF₂和CaF₂难溶于水。回答下列问题：

（1）提高浸出速率的方法有___、__(任写两项)；已知滤液Ⅰ中铍元素的存在形式为H₂BeF₄，写出“浸出”过程中发生反应的化学方程式：__。

（2）该流程中可循环利用的物质是__；滤渣Ⅱ与浓硫酸发生反应的化学方程式为___；已知(NH₄)₂BeF₄易溶于水，且其在水中的溶解度随温度的升高而大幅度增大，从NH₄F与滤液Ⅱ发生反应后所得溶液中获得(NH₄)₂BeF₄晶体的“一系列操作”具体是指__过滤、洗涤、干燥。

（3）“分解”过程中产生的BeF₂在熔融状态下不能导电，其电子式为___；“还原”过程可以用金属镁制备金属铍的原因是__。

Answer

粉碎废渣 增大HF溶液的浓度适当升高温度、充分搅拌 Be＋4HF=H2BeF4＋H2↑ HF、NH4F CaF2＋H2SO4(浓)CaSO4＋2HF↑ 蒸发浓缩、冷却结晶 镁的还原性比铍强

【解析】

由流程可知，含铍废渣以氢氟酸浸取，过滤后得到滤渣I为MgF2，滤液I中加入碳酸钙后过滤，得到滤渣II（CaF2）和滤液II；向滤液II中加入氯化铵，经一系死操作得到(NH4)2BeF4晶体，该晶体经分解得到氟化铍；氟化铍用镁还原得到金属铍。

（1）含铍废渣以30%的氢氟酸浸取，要提高浸出速率，可以采用的方法有粉碎废渣或充分搅拌以提高反应物的接触面积，也可以适当增大HF溶液的浓度或适当升高温度；滤液Ⅰ中铍元素的存在形式为H2BeF4，则废渣听金属铍在“浸出”过程中发生反应的化学方程式为Be＋4HF=H2BeF4＋H2↑。

（2）由流程可知，滤渣II经浓硫酸处理后以及滤液II与氟化铵反应后均可生成HF，而(NH4)2BeF4分解后可以生成氯化铵，由于该流程中要用到氢氟酸和氟化铵，故该流程中可循环利用的物质是HF、NH4F；滤渣Ⅱ与浓硫酸发生反应，是利用难挥发酸制备挥发性酸，该反应的化学方程式为CaF2＋H2SO4(浓)CaSO4＋2HF↑；由于(NH4)2BeF4易溶于水，其在水中的溶解度随温度的升高而大幅度增大，而且其受热易分解，故从NH4F与滤液Ⅱ发生反应后所得溶液中获得(NH4)2BeF4晶体的“一系列操作”应包括：、过滤、洗涤、干燥。

（3）“分解”过程中产生的BeF2在熔融状态下不能导电，则其为共价化合物，故其电子式为；由于铍和镁均为第IIA的元素，镁的金属性强于铍，因此，“还原”过程可以用金属镁制备金属铍的原因是：镁的还原性比铍强。