题目

题型：不详难度：来源：

（11分）Ⅰ.“中东有石油，中国有稀土”。稀土金属是我国战略性资源，应加以保护。稀土金属是周期表中ⅢB族中钪、钇和镧系十七种元素的总称，都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3价。钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），以此矿石为原料生产氧化钇（Y₂O₃）的主要流程如下：

已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe3+	2.7	3.7
Y3+	6.0	8.2

 
②在周期表中，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。则最好选用盐酸和     （填字母）
两种试剂，通过必要的操作即可实现。
A．NaOH溶液      B、氨水     C、CO₂     D、HNO₃
（2）流程图中用氨水调节pH＝a时生成沉淀的化学式为              ，继续加氨水调至pH＝b，此时发生反应的离子方程式为                                        。
（3）沉淀C为草酸钇，写出草酸钇隔绝空气加热生成Y₂O₃的化学方程式：                        。
Ⅱ镧系元素铈（Ce）是地壳中含量最高的稀土元素，在加热的条件下CeCl₃易发生水解。
（4）无水CeCl₃可用加热CeCl₃·6H₂O和NH₄Cl固体混合物的方法来制备，其中NH₄Cl的作用是___
                                                                       。
（5）在某强酸性混合稀土溶液中加入H₂O₂，调节pH≈3，Ce³⁺通过反应形成Ce(OH)₄沉淀得以分离， 写出反应的离子方程式                                                            。

答案

（11分）（1）B （1分）
（2）Fe(OH)₃ （1分）、Y³⁺+3NH₃·H₂O＝Y(OH)₃↓+3NH₄⁺ （2分）
（3）Y₂(C₂O₄)₃Y₂O₃+3CO₂↑+ 3CO↑ （3分)
（4）NH₄Cl固体受热分解产生HCl，抑制CeCl₃水解（2分）
（5）2Ce³⁺+H₂O₂+6H₂O＝2Ce(OH)₄↓+ 6H⁺ （2分）

解析

试题分析：（1）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。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的反应生成氯化铍溶液，再加入过量氨水沉淀铍离子，故答案为：B。
（2）根据流程图可知，沉淀物A应该是氢氧化铁，所以流程图中用氨水调节pH＝a时生成沉淀的化学式为Fe(OH)₃；根据有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH可知，继续加氨水调至pH＝b，此时生成分沉淀应该是Y(OH)₃，则发生反应的离子方程式为Y³⁺+3NH₃·H₂O＝Y(OH)₃↓+3NH₄⁺。
（3）沉淀C为草酸钇，根据原子守恒可知，草酸钇隔绝空气加热生成Y₂O₃的同时，还有CO和CO₂生成，所以分解的化学方程式为Y₂(C₂O₄)₃Y₂O₃+3CO₂↑+ 3CO↑。
（4）在加热的条件下CeCl₃易发生水解生成氯化氢和Ce(OH)₃，因此在加热时必须防止其水解。由于NH₄Cl固体受热分解产生HCl，HCl可以抑制CeCl₃水解。
（5）H₂O₂具有强氧化性，在溶液中通过调节pH≈3，可以将Ce³⁺氧化形成Ce(OH)₄沉淀，其中Ce元素的化合价从＋3价升高到＋4价，失去1个电子。双氧水中氧元素的化合价从－1价降低到－2价，则根据电子得失守恒和原子守恒可知反应的离子方程式为2Ce³⁺+H₂O₂+6H₂O＝2Ce(OH)₄↓+6H⁺。