Question

【題目】工業(yè)上常用綠柱石（主要成分3BeOAl2O36SiO2，還含有鐵元素）冶煉鈹，其簡(jiǎn)化的工藝流程如圖所示：

已知：Be和Al性質(zhì)相似：幾種金屬陽離子的氫氧化物沉淀時(shí)的pH如表：

	Be2+	Al3+	Fe3+	Fe2+
開始沉淀時(shí)	5.2	3.3	1.5	6.5
沉淀完全時(shí)	8.8	5.0	3.7	9.7

回答下列問題：

（1）濾渣Ⅰ的主要成分是______，加入H2O2的作用是______。

（2）得到濾渣Ⅱ的合理pH范圍是______。

（3）用化學(xué)方程式解釋不宜使用NaOH溶液來沉鈹?shù)脑�因�?/span>______。

（4）得到（NH4）2BeF4的化學(xué)方程式為______。

（5）由Mg還原BeF2得到Be需要真空的環(huán)境，其原因是______。

（6）若綠柱石中BeO的含量為a%，1噸綠柱石能生產(chǎn)含鈹2%的合金b噸，則Be的利用率為______。（用含a、b的表達(dá)式表示）

Answer 1

【答案】H2SiO3或SiO2 將Fe2＋氧化成Fe3+ 5.0≤pH<5.2或5.0～5.2 Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O Be(OH)2＋2NH3＋4HF=(NH4)2BeF4＋2H2O 防止Mg、Be高溫下與N2、O2等氣體發(fā)生反應(yīng)

【解析】

綠柱石中加入稀硫酸，得到濾液中含有Be2＋、Al3＋、SO42－、含鐵元素的離子，SiO2不與稀硫酸反應(yīng)，且不溶于稀硫酸，或者綠柱石中SiO32－與H＋反應(yīng)生成H2SiO3沉淀，即濾渣1主要成分是H2SiO3或SiO2，向?yàn)V液中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，將Fe2＋轉(zhuǎn)化成Fe3＋，便于后續(xù)操作除去，根據(jù)流程，加入氨水調(diào)節(jié)pH，除去Al3＋、Fe3＋，過濾后加入氨水，使Be元素轉(zhuǎn)化成Be(OH)2沉淀，然后讓Be(OH)2、NH3、HF反應(yīng)生成(NH4)2BeF4，據(jù)此分析；

綠柱石中加入稀硫酸，得到濾液中含有Be2＋、Al3＋、SO42－、含鐵元素的離子，SiO2不與稀硫酸反應(yīng)，且不溶于稀硫酸，或者綠柱石中SiO32－與H＋反應(yīng)生成H2SiO3沉淀，即濾渣1主要成分是H2SiO3或SiO2，向?yàn)V液中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，將Fe2＋轉(zhuǎn)化成Fe3＋，便于后續(xù)操作除去，根據(jù)流程，加入氨水調(diào)節(jié)pH，除去Al3＋、Fe3＋，過濾后加入氨水，使Be元素轉(zhuǎn)化成Be(OH)2沉淀，然后讓Be(OH)2、NH3、HF反應(yīng)生成(NH4)2BeF4，

(1)濾渣1為H2SiO3或SiO2；加入H2O2的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋；

(2)得到濾渣II為Fe(OH)3、Al(OH)3，Be元素不能轉(zhuǎn)化成沉淀，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，控制的pH范圍是5.0≤pH<5.2或5.0～5.2；

(3)Be和Al的性質(zhì)相似，氫氧化鋁表現(xiàn)兩性，能與NaOH溶液反應(yīng)，Be(OH)2也能與NaOH反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O；

(4)沉鈹中Be元素以Be(OH)2形式存在，根據(jù)流程發(fā)生Be(OH)2＋2NH3＋4HF=(NH4)2BeF4＋2H2O；

(5)Mg、Be是活潑金屬，能與氧氣、氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)，因此需要真空的環(huán)境其原因是防止Mg、Be高溫下與N2、O2等氣體發(fā)生反應(yīng)；

(6)令Be的利用率為x，因此有，推出Be的利用率為。