Question

“中東有石油，中國有稀土”．稀土金屬是我國戰略性資源應加以保護，它們是周期表中ⅢB族鈧、釔和鑭系一類元素的總稱，都是很活潑的金屬，性質極為相似，常見化合價為+3價．
Ⅰ．釔（Y）元素是激光和超導的重要材料．我國蘊藏著豐富的釔礦石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），以此礦石為原料生產氧化釔（Y₂O₃）的主要流程如下：
已知：①有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表：

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe3+	2.7	3.7
Y3+	6.0	8.2

②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，化學性質相似．
（1）欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀．則最好選用鹽酸、

 

（填字母）兩種試劑，再通過必要的操作即可實現．
a．NaOH溶液     b．氨水       c．CO₂氣      d．HNO₃
（2）流程圖中用氨水調節pH=a時生成沉淀的化學式為

 

，繼續加氨水調至pH=b，此時發生反應的離子方程式為

 

；
（3）沉淀C為草酸釔，寫出草酸釔隔絕空氣加熱生成Y₂O₃的化學方程式

 

；
Ⅱ．鑭系元素鈰（Ce）是地殼中含量最高的稀土元素．在加熱條件下CeCl₃易發生水解．
（4）無水CeCl₃可用加熱CeCl₃?6H₂O和NH₄Cl固體混合物的方法來制備．其中NH₄Cl的作用是

 

；
（5）在某強酸性混合稀土溶液中加入H₂O₂，調節pH≈3，Ce³⁺通過下列反應形成Ce（OH）₄沉淀得以分離．完成反應的離子方程式：

 

Ce³⁺+

 

H₂O₂+

 

H₂O→

 

Ce（OH）₄↓+

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（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，化學性質相似，欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，所以Na₂BeO₂的性質和NaAlO₂類比推斷；加過量的鹽酸，硅酸鈉反應生成硅酸沉淀，Na₂BeO₂的反應生成氯化鈹溶液，再加入過量氨水沉淀鈹離子；
（2）根據表中數據可知調節PH時先生成Fe（OH）₃沉淀，然后生成Y（OH）₃沉淀；氨水與Y³⁺反應生成Y（OH）₃沉淀；
（3）草酸釔隔絕空氣加熱生成Y₂O₃、CO和CO₂；
Ⅱ．（4）CeCl₃易發生水解，所以制備CeCl₃時要加NH₄Cl防止其水解；
（5）根據得失電子守恒和原子守恒配平方程式．

解答：解：Ⅰ．（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，化學性質相似，欲從Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be（OH）₂沉淀，所以Na₂BeO₂的性質和NaAlO₂類比推斷；加過量的鹽酸，硅酸鈉反應生成硅酸沉淀，Na₂BeO₂的反應生成氯化鈹溶液，再加入過量氨水沉淀鈹離子，
故答案為：b；
（2）根據表中數據可知調節PH時先生成Fe（OH）₃沉淀，然后生成Y（OH）₃沉淀，所以流程圖中用氨水調節pH=a時生成沉淀的化學式為Fe（OH）₃；氨水與Y³⁺反應生成Y（OH）₃沉淀，其反應的離子方程式為：Y³⁺+3NH₃?H₂O=Y（OH）₃↓+3 NH₄⁺；
故答案為：Fe（OH）₃；Y³⁺+3NH₃?H₂O=Y（OH）₃↓+3 NH₄⁺；
（3）草酸釔隔絕空氣加熱生成Y₂O₃、CO和CO₂，其反應方程為：Y₂（C₂O₄）₃

加熱  .

Y₂O₃+3CO↑+3CO₂↑；
故答案為：Y₂（C₂O₄）₃

加熱  .

Y₂O₃+3CO↑+3CO₂↑；
Ⅱ．（4）CeCl₃易發生水解，加熱CeCl₃?6H₂O和NH₄Cl固體混合物的方法來制備，由于H₄Cl受熱易分解，分解出HCl氣體，能抑制CeCl₃的水解；
故答案為：分解出HCl氣體，抑制CeCl₃的水解；
（5）根據電荷守恒可知缺項是H⁺，利用電子得失守恒、原子守恒配平方程式為：2Ce³⁺+H₂O₂+6H₂O═2Ce（OH）₄↓+6H⁺，
故答案為：2；1；6；2；6H⁺．

點評：本題考查了工藝流程圖，試劑的選擇，化學方程式的配平，鹽類水解原理的應用等，難度較大，在氧化還原反應中得失電子總數相等是解題關鍵，注意審題．