Question

（11分）Ⅰ.“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。稀土金屬是周期表中ⅢB族中鈧、釔和鑭系十七種元素的總稱，都是很活潑的金屬，性質極為相似，常見化合價為+3價。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。則最好選用鹽酸和     （填字母）
兩種試劑，通過必要的操作即可實現。
A．NaOH溶液      B、氨水     C、CO₂     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，在加熱的條件下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⁺通過反應形成Ce(OH)₄沉淀得以分離， 寫出反應的離子方程式                                                            。

Answer 1

（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固體受熱分解產生HCl，抑制CeCl₃水解（2分）
（5）2Ce³⁺+H₂O₂+6H₂O＝2Ce(OH)₄↓+ 6H⁺ （2分）

試題分析：（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，則根據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）根據流程圖可知，沉淀物A應該是氫氧化鐵，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；根據有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH可知，繼續加氨水調至pH＝b，此時生成分沉淀應該是Y(OH)₃，則發生反應的離子方程式為Y³⁺+3NH₃·H₂O＝Y(OH)₃↓+3NH₄⁺。
（3）沉淀C為草酸釔，根據原子守恒可知，草酸釔隔絕空氣加熱生成Y₂O₃的同時，還有CO和CO₂生成，所以分解的化學方程式為Y₂(C₂O₄)₃Y₂O₃+3CO₂↑+ 3CO↑。
（4）在加熱的條件下CeCl₃易發生水解生成氯化氫和Ce(OH)₃，因此在加熱時必須防止其水解。由于NH₄Cl固體受熱分解產生HCl，HCl可以抑制CeCl₃水解。
（5）H₂O₂具有強氧化性，在溶液中通過調節pH≈3，可以將Ce³⁺氧化形成Ce(OH)₄沉淀，其中Ce元素的化合價從＋3價升高到＋4價，失去1個電子。雙氧水中氧元素的化合價從－1價降低到－2價，則根據電子得失守恒和原子守恒可知反應的離子方程式為2Ce³⁺+H₂O₂+6H₂O＝2Ce(OH)₄↓+6H⁺。