2016高考化学一轮复习考点集训-稀土金属及材料 Word版含解析

稀土金属及材料
【知识点的认识】
1、概念：
稀土金属又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示．从1794年发现第一个稀土元素钇，到1972年发现自然界的稀土元素钷，历经178年，人们才把17种稀土元索全部在自然界中找到．稀土金属的光泽介于银和铁之间．稀土金属的化学活性很强．
2、稀土金属材料的用途：
稀土金属具有极为重要的用途，是当代高科技新材料的重要组成部分．由稀散金属与有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等，均需使用独特性能的稀散金属．用量虽说不大，但至关重要，缺它不可．因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等．中国稀散金属矿产丰富，为发展稀散金属工业提供了较好的资源条件．
一、解答题（共1小题）（选答题，不自动判卷）
1．稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和锏系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3．其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料．我国蕴藏丰富的钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），以此矿石为原料生产氧化钇（Y2O3）的主要流程如下：
已知：①常温下K SP=[Fe（OH）3]=4×10﹣38，lg2≈0.3 ②有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：
开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
Fe3+ 2.7 x
Y3+ 6.0 8.2
③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）钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）的组成用氧化物的形式可表示为．
欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be（OH）2沉淀．则
①最好选用盐酸、（填字母）两种试剂，再通过必要的操作即可实现．a．NaOH溶液b．氨水c．CO2气d．HNO3
②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：．
（3）一般认为离子浓度小于1×10﹣5mol•L﹣1为沉淀完全，试计算Fe3+完全沉淀时
x=，实际操作要大于x，为使Fe3+沉淀完全，须用氨水调节pH=a，则a应控制在的范围内；检验Fe3+是否沉淀完全的操作方法是．
稀土金属及材料
参考答案与试题解析
一、解答题（共1小题）（选答题，不自动判卷）
1．稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和锏系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3．其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料．我国蕴藏丰富的钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），以此矿石为原料生产氧化钇（Y2O3）的主要流程如下：
已知：①常温下K SP=[Fe（OH）3]=4×10﹣38，lg2≈0.3 ②有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：
开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
Fe3+ 2.7 x
Y3+ 6.0 8.2
③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）钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）的组成用氧化物的形式可表示为Y2O3•FeO•2BeO•2SiO2．欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be（OH）2沉淀．则
①最好选用盐酸、b（填字母）两种试剂，再通过必要的操作即可实现．
a．NaOH溶液b．氨水c．CO2气d．HNO3
②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：BeO22﹣+4H+=Be2++2H2O．（3）一般认为离子浓度小于1×10﹣5mol•L﹣1为沉淀完全，试计算Fe完全沉淀时x= 3.3，实际操作要大于x，为使Fe3+沉淀完全，须用氨水调节pH=a，则a应控制在 3.7＜a＜6.0的范围内；检验Fe3+是否沉淀完全的操作方法是取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe3+完全沉淀，反之则未完全沉淀．
考点：稀土金属及材料；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用．
专题：元素及其化合物．
分析：（1）依据元素化合价和原子守恒书写元素的氧化物组成；
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，所以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；
②Na2BeO2与足量盐酸反应生成氯化铍和氯化钠溶液；
（3）结合氢氧化铁溶度积和残留在溶液中的离子浓度小于1×10﹣5 mol•L﹣1时就认为沉淀完全；依据图表中的PH数据分析判断三价铁离子完全沉淀；检验三价铁离子是否沉淀需要检验滤液中是否含有三价铁离子，结合三价铁离子检验试剂是硫氰酸钾溶液变血红色．
解答：解：（1）钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）的组成用氧化物的形式可表示为：
Y2O3•FeO•2BeO•2SiO2，故答案为：Y2O3•FeO•2BeO•2SiO2；
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，所以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；
②Na2BeO2与足量盐酸发生反应生成氯化铍氯化钠和水，反应的离子方程式为：BeO22﹣+4H+=Be2++2H2O，故答案为：BeO22﹣+4H+=Be2++2H2O；
（3）残留在溶液中的离子浓度小于1×10﹣5 mol•L﹣1时就认为沉淀完全，Fe（OH）3的溶度积K sp=4.0×10﹣38，c（Fe3+）×c3（OH﹣）=4.0×10﹣38；c3（OH﹣）==4.0×10﹣33；
求得c（OH﹣）=1.5874×10﹣11mol/L；水溶液中的离子积c（H+）×c（OH﹣）=10﹣14；c（H+）=6.3×10﹣4mol/L，则pH=3.3；三价铁离子开始沉淀到沉淀完全的PH范围为：2.7﹣3.3；钇离子开始沉淀和沉淀完全的PH为：6.0﹣8.2；所以使Fe3+沉淀完全，须用氨水调节pH=a，3.3＜a＜6.0；检验三价铁离子是否沉淀需要检验滤液中是否含有三价铁离子，结合三价铁离子检验试剂是硫氰酸钾溶液变血红色；取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe3+完全沉淀，反之则未完全沉淀，
故答案为：3.3；3.3＜a＜6.0；取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe3+完全沉淀，反之则未完全沉淀．
点评：本题考查了物质氧化物表示方法，元素化合物性质的类比推断，物质分离试验方法设计，离子分离和离子检验的实验操作，难度不大，仔细审题，利用题干信息是解题关键．。