Question

【題目】鈹作為一種新興材料日益被重視，是原子能、火箭、導彈、航空以及冶金工業中不可缺少的寶貴材料。鈹及其化合物大多具有毒性。如圖是以一種已經預處理后的含鈹礦綠柱石(主要含有，，，和等)為原料制取單質鈹的工藝流程：

已知：i.鈹和鋁的化學性質相似；

ii.氯化鈹在融熔態時較難電離；

iii.Be(OH)2在時會溶解；

iV.。

(1)濾渣1的主要成分是________。

(2)在“除鋁”過程中鋁會以鋁銨礬的形式析出，則此過程中生成鋁銨礬的化學方程式為________。

(3)“除鐵”過程要求不引入新的雜質，其操作應為________。

(4)在“沉鈹”過程中，若改為加入過量的溶液，則鈹的存在形式是________(填離子符號)。

(5)在“分解”過程中產生的煙氣會發生反應：，可用代替用于雕刻玻璃，反應過程中有生成，請寫出此反應的化學方程式：________。

(6)工藝中采用氟化鈹鎂熱還原法制取鈹需要真空環境的原因是________。氯化鈹熔鹽電解法也可以制取鈹，但是在電解過程中需要加入等量的，加入的作用是________。

(7)鈹銅因具有良好的導電性、導熱性、耐腐蝕性、耐熱沖擊性以及無磁性、無火花等特性而成為最為廣泛使用的一種鈹合金。若綠柱石中的含量為a%，上述工藝流程中的產率為b%，則1t綠柱石理論上可以生產含2%Be的鈹銅合金________t。

(8)工藝流程中產生的含有的廢水可以用石灰中和——生物凈化法進行凈化。不同的pH值和溫度下，石灰中和——生物凈化法凈化后溶液中的鈹的濃度如圖所示，則為了減少污染，最應選用的pH范圍和溫度分別是________(填序號)。

A.9~11，30℃ B.7~10，30℃ C.8~11，35℃

Answer 1

【答案】SiO2 (NH4)2SO4+Al2(SO4)3+24H2O=2[(NH4)Al(SO4)2·12H2O] 在濾液中加入適量H2O2，再加適量氨水調整的pH≥3 BeO22- SiO2+4NH4HF2=SiF4↑+4NH4F+2H2O 防止Be和Mg被氧化 增強熔融鹽的導電性 1.8×10-3ab B

【解析】

用稀硫酸溶解含鈹礦綠柱石，其中BeO、Al2O3、Fe2O3和FeO均能溶于酸，而SiO2不溶于酸且不溶于水，經過濾，濾渣Ⅰ為SiO2，而濾液中主要含有Be2+、Al3+、Fe3+、Fe2+及過量的酸，濾液中加入(NH4)2SO4有鋁銨礬[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]析出，經過過濾除去，達到除鋁的目的，繼續向所得濾液中加入加入適量H2O2氧化Fe2+，再加適量氨水調整的pH，使溶液中Fe3+完全轉化為Fe(OH)3沉淀，再過濾除去，達到除鐵的目的，再向濾液中加入氨水、HF，得到(NH4)2BeF4，高溫分解得到BeF2，加入鎂在高溫下反應生成Be，以此解答該題。

(1)由分析知，濾渣1的主要成分是SiO2；

(2) 向含Al3+的濾液中加入(NH4)2SO4有鋁銨礬[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]析出，發生反應的化學方程式為(NH4)2SO4+Al2(SO4)3+24H2O=2[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]；

(3)已知，當c(Fe3+)=1×10-5mol/L時，c(OH-)=mol/L=1×10-11mol/L，此時溶液pH=3；則“除鐵”過程要求先氧化Fe2+，再調節溶液pH≥3，使Fe3+完全轉化為Fe(OH)3沉淀，在不引入新的雜質的前提下，正確操作應為向濾液中加入適量H2O2，再加適量氨水調整的pH≥3；

(4) Be(OH)2能溶于NaOH溶液，則 “沉鈹”過程中，若加入過量的溶液，Be(OH)2會溶于NaOH生成NaBeO2，即鈹的存在形式是BeO22-；

(5) 用代替用于雕刻玻璃，即SiO2能與NH4HF2反應生成SiF4和NH4F，發生反應的化學方程式為SiO2+4NH4HF2=SiF4↑+4NH4F+2H2O；

(6)Be和Mg易在空氣中被氧氣氧化，則采用氟化鈹鎂熱還原法制取鈹需要真空環境，達到防止Be和Mg被氧化的目的；氯化鈹在融熔態時較難電離，在電解過程中需要加入等量的NaCl，可增強熔融鹽的導電性；

(7)根據原子守恒，依據已知條件1t該綠柱石理論上能生產含鍍量2%的鍍銅臺金=1.8×103abg=1.8×10-3abt；

(8)當溶液pH在7~10左右、溫度30℃時溶液中c(Be)最低，即凈化效果最好，故答案為B。