专题十一 第二讲 主族金属——铍及其化合物（含解析）2026届高中化学大一轮复习讲义

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铍及其化合物
【核心知识梳理】
1．铍(Be)的原子结构——4Be
电子排布式 1s22s2
简化电子排布式 [He]2s2
原子结构示意图
电子排布图(轨道表示式)
价层电子排布式 2s2
周期表中的位置 第二周期第ⅡA族
2．铍的性质
(1)物理性质
铍金属为钢灰色或灰白色，熔点1283℃，沸点2570℃，密度1.848g/cm 。铍在地壳中含量为0.001%，含铍矿石约有30多种，具有经济价值的主要有绿柱石(3BeO Al2O3 6SiO2)、硅铍石(2BeO SiO2)、金绿宝石(BeO Al2O3)等几种
(2)化学性质
铍的化学性质活泼，具有活泼金属通性，容易被氧化剂氧化，常见化合价为＋2价。铍表面易形成氧化层，减小了金属本身的活性。根据对角线规则，Be与Al的性质相似，能与酸和碱反应
①与非金属反应：与O2，N2，S反应，生成BeO，Be3N2和BeS。它与碳反应生成Be2C碳化物(与Al4C3同类，类似的还有BeCl2和AlCl3均为共价化合物，易升华，易溶于有机溶剂)，而其他碱土金属的碳化物都是MC2型
2Be＋O22BeO，3Be＋N2Be3N2，Be＋SBeS
②既能与酸又能与碱反应：不仅能溶于酸溶液，也能溶于碱溶液，放出H2，但铍和铝相似，与冷的浓硝酸接触，发生“钝化”现象
与酸反应：Be＋2HCl===BeCl2＋H2↑
与碱反应：Be＋2NaOH＋2H2O===Na2[Be(OH)4]＋H2↑或Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑
(3)制备
①还原BeF2，用此法制备存在许多困难，该反应强烈放热甚至会导致爆炸。且最终体系内物质沸点结晶，导致Be与MgF2分离比较困难。BeF2＋Mg===MgF2＋Be
②电解熔融盐。由于熔融的铍盐几乎不导电或导电性很弱，必须加离子型的盐，如电解NaCl－BeCl2或者LiCl－KCl－BeCl2熔盐。用镍坩埚作电解槽及阴极，阳极是石墨棒
3．氧化铍(BeO)——两性氧化物
与酸反应：BeO＋2HCl===BeCl2＋H2O
与碱反应：BeO＋2NaOH＋H2O===Na2[Be(OH)4]或BeO＋2NaOH===Na2BeO2＋H2O
4．氢氧化铍(Be(OH)2)——两性氢氧化物
与酸反应：Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O
与碱反应：Be(OH)2＋2NaOH===Na2[Be(OH)4]或Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O
【微点拨】
①BeCl2和AlCl3均为共价化合物，易升华，易溶于有机溶剂
②铍、铝与冷的浓硝酸接触，发生“钝化”现象
③铍、铝的盐都易水解
【巩固练习】
1．(2022·湖北卷)Be2+和Al3+的电荷与半径之比相近，导致两元素性质相似。下列说法错误的是(　　)
A．Be2+与Al3+都能在水中与氨形成配合物 B．BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低
C．Be(OH)2和Al(OH)3均可表现出弱酸性 D．Be和Al的氢化物都不能在酸中稳定存在
2．铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，已知反应：BeCl2＋Na2[Be(OH)4]===2NaCl＋2Be(OH)2↓能完全进行，则下列推断正确的是(　　)
A．Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液
B．BeCl2水溶液的导电性强，故BeCl2是离子化合物
C．Na2[Be(OH)4]溶液的pH＞7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO
D．BeCl2溶液的pH＞7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物是BeCl2
3．第ⅡA的铍在一定条件下可形成化合物Na2[Be(OH)4]。下列有关铍及其化合物的叙述正确的是(　　)
A．氧化铍不能溶于盐酸 B．氢氧化铍易溶于水
C．单质铍可溶于氢氧化钠溶液生成氢气 D．Na2[Be(OH)4]溶液呈酸性
4．铍元素与铝元素的单质及其化合物的性质相似。下列说法错误的是(　　)
A．Be溶于NaOH溶液生成H2
B．BeO、Be(OH)2均难溶于水
C．BeCl2与过量的NaOH溶液反应生成Be(OH)2
D．BeSO4溶液呈酸性
5．铍是航天、航空、电子和核工业等领域不可替代的材料，有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]为原料制备金属铍的工艺如下：
已知：750℃烧结时，Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4，“滤渣1”中含有铁、铝、硅的氧化物，Na3FeF6难溶于水，Be2+可与过量OH－结合成Be(OH)。下列说法正确的是(　　)
A．提高烧结后的水浸效率可以将烧结固体粉碎处理
B．对过滤1后的滤液中加入过量的NaOH溶液有利于Be元素的沉淀
C．“沉氟”反应的离子方程式为3F－＋Fe3＋===FeF3↓
D．工业上电解NaCl－BeCl2熔融混合物制备金属铍，在阳极析出金属铍
6．(2024·湖北卷)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为：
已知：Be2+＋4HABeA2(HA)2＋2H+
回答下列问题：
(1)基态Be2+的轨道表示式为_______
(2)为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是_____________
(3)“萃取分液”的目的是分离Be2+和Al3+，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是_______________________________
(4)写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式_______________________________________________________，“滤液2”可以进入_______步骤再利用
(5)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_________________________________
(6)Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物，4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点，且每个Be的配位环境相同，Be与Be间通过CH3COO－相连，其化学式为____________
7．(2023·海南卷)铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域，是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为(Be3Al2Si6O18，还含有一定量的FeO和Fe2O3)生产BeO的一种工艺流程如下。
回答问题：
(1)Be3Al2Si6O18中Be的化合价为_______
(2)粉碎的目的是___________________________________________；残渣主要成分是_______(填化学式)
(3)该流程中能循环使用的物质是_______(填化学式)
(4)无水BeCl2可用作聚合反应的催化剂。BeO、Cl2与足量C在600～800℃制备BeCl2的化学方程式为_______
(5)沉铍时，将pH从8.0提高到8.5，则铍的损失降低至原来的_______%
8．氧化铍是一种重要的化工原料，可用于制造陶瓷、玻璃和有机反应催化剂。工业上利用绿柱石(主要含有
3BeO Al2O3 6SiO2，还含有 FeO和 Fe2O3等杂质)制备氧化铍的工艺流程如下图所示。
已知“熔炼”时发生反应：3BeO Al2O3 6SiO2＋2CaO===CaO Al2O3 3SiO2＋CaO 3BeO SiO2＋2SiO2
回答下列问题：
(1)绿柱石无法直接酸浸溶解是由于其晶体结构具有特殊性。则“熔炼”时加入生石灰的目的是________________
_______________________________________
(2)“滤渣1”主要成分是_______(填化学式)
(3)“滤渣2”的主要成分是NH4Al(SO4)2·12H2O。检验其中是否含有Fe3＋的操作：先将“滤渣2”加水溶解，再滴加_______，若溶液不变红，则说明“滤渣2”中无Fe3＋
(4)“氧化除杂”中发生反应的离子方程式分别为_________________________、____________________________
(5)在常温下，Be2＋完全沉淀时，溶液的pH为5.9，则Ksp[Be(OH)2]＝_______
(6)“沉铍”时不宜使用NaOH溶液的理由是__________________________________(用离子方程式表示)
(7)氯化铍在气态时存在二聚体分子(BeCl2)2，其中Be的杂化方式为sp2杂化，则二聚体分子的结构为_______
9．铍是航天、电子和核工业等领域不可替代的材料，有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]为原料制备金属铍的工艺如图。回答下列问题：
已知：“滤渣1”中含有铁、铝、硅的氧化物，Na3FeF6难溶于水，Be2＋可与过量OH－结合成Be(OH)
(1)“操作1”是粉碎，目的是________________________________
(2)750 ℃烧结时，Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4，该反应的化学方程式为__________________
(3)“过滤1”的滤液中需加入适量NaOH生成Be(OH)2沉淀，但NaOH不能过量，原因是_____________________
(4)已知Ksp[Be(OH)2]＝4.0×10－21，室温时0.40 mol/L Be2＋开始沉淀时的pH＝_____
(5)“沉氟”反应的离子方程式为_________________________________
(6)工业上电解NaCl－BeCl2熔融混合物制备金属铍，选用加入熔融氯化钠的目的是____________________，电解时电极总反应式为________________________________
10．铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某废旧铍铜元件(主要含BeO、CuS，还含少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下：
已知：ⅰ.铍、铝元素化学性质相似；BeCl2熔融时能微弱电离
ⅱ.常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Mn(OH)2]＝2.1×10－13
回答下列问题：
(1)滤液A的主要成分除NaOH外，还有____________(填化学式)；写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式___________________________________
(2)滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为得到较纯净的BeCl2溶液，选择下列实验操作最合理步骤的顺序是____________；电解熔融BeCl2制备金属铍时，需要加入NaCl，其作用是__________________
①加入过量的NaOH；②加入过量的氨水；③加入适量的HCl；④过滤；⑤洗涤
(3)反应Ⅱ中CuS的氧化产物为S单质，该反应的化学方程式为_______________________________________
(4)常温下，若滤液D中c(Cu2＋)＝2.2 mol·L－1、c(Fe3＋)＝0.008 mol·L－1、c(Mn2＋)＝0.21 mol·L－1，向其中逐滴加入稀氨水，生成沉淀F是___________(填化学式)；为了尽可能多的回收铜，所得滤液G的pH最大值为______
11．铍作为一种新兴材料日益被重视，有“超级金属…尖端金属…空间金属”之称。工业上常用绿柱石(主要成分3BeO·Al2O3·6SiO2，还含有铁等杂质)冶炼铍，一种简化的工艺流程如下。回答下列问题：
已知：I．按元素周期表的对角线规则，Be和Al性质相似
II．几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如表
离子 Fe3+ Al3+ Fe2+ Be2+
开始沉淀时 1.5 3.3 6.5 5.2
完全沉淀时 3.7 5.0 9.7 8.8
(1)步骤②中将熔块粉碎的目的是_________________________；滤渣1的主要成分是______________
(2)步骤③加入H2O2时发生反应的离子方程式为__________________________________，从滤液1中得到沉淀的合理pH为__________
A．3.3～3.7 B．3.7～5.0 C．5.0～5.2 D．5.2～6.5
(3)步骤④不宜使用NaOH溶液来沉淀Be2+的原因是_____________________________________________，从溶液中得到(NH4)2BeF4的实验操作是_______________________、过滤、洗涤、干燥
(4)步骤⑥的反应类型是___________________，步骤⑦需要隔绝空气的环境，其原因是_____________________
________________________________
(5)若绿柱石中BeO的含量为a%，上述过程生产Be的产率为b%，则1t该绿柱石理论上能生产含铍量2%的镀铜合金_______t
12．著名化学家徐光宪在稀土领域贡献突出，被誉为“稀土界的袁隆平”。钇是稀土元素之一，我国蕴藏着丰富的钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下工艺流程制取氧化钇，并获得副产物铍。
已知：ⅰ．钇(Y)的常见化合价为＋3价
ⅱ．铍和铝处于元素周期表的对角线位置，化学性质相似
ⅲ．Fe3+、Y3+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+ 2.1 3.1
Y3+ 6.0 8.3
(1)将钇矿石与NaOH共熔的反应方程式补充完整：
__Y2FeBe2Si2O10＋__NaOH＋__________Y(OH)3 ＋__Fe2O3 ＋___Na2SiO3 ＋__Na2BeO2 +__H2O
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是__________________
(3)试剂A可以是_______
A．NaOH溶液 B．氨水 C．CO2 D．CaO
(4)用氨水调节pH=a时，a的取值范围是_____________________
(5)计算常温下Y3+ ＋3H2OY(OH)3＋3H+的平衡常数K=________(常温下Ksp [Y(OH)3] = 8.0×10-23)
(6)滤液Ⅲ加入氨水产生沉淀的离子方程式为___________________________
(7)从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是________________________
(8)常见的由BeCl2固体生产Be的工业方法有两种：①电解法：电解NaCl—BeCl2混合熔融盐制备Be；②热还原法：熔融条件下，钾还原BeCl2制备Be。以上两种方法你认为哪种更好并请说明理由___________
13．铍作为一种新兴材料日益被重视，是原子能、火箭、导弹、航空以及冶金工业中不可缺少的宝贵材料。铍及其化合物大多具有毒性。如图是以一种已经预处理后的含铍矿绿柱石(主要含有BeO，Al2O3，SiO2，Fe2O3和FeO等)为原料制取单质铍的工艺流程：
已知：i．铍和铝的化学性质相似； ii．氯化铍在融熔态时较难电离
iii．Be(OH)2在pH＞10时会溶解； iV．Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－38
(1)滤渣1的主要成分是__________________________
(2)在“除铝”过程中铝会以铝铵矾[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]的形式析出，则此过程中生成铝铵矾的化学方程式为________________________________
(3)“除铁”过程要求不引入新的杂质，其操作应为__________________________
(4)在“沉铍”过程中，若改为加入过量的NaOH溶液，则铍的存在形式是________(填离子符号)。
(5)在“分解”过程中产生的NH4F烟气会发生反应：2NH4F===NH4HF2＋NH3，可用NH4HF2代替HF用于雕刻玻璃，反应过程中有NH4F生成，请写出此反应的化学方程式___________________________________
(6)工艺中采用氟化铍镁热还原法制取铍需要真空环境的原因是______________________________，氯化铍熔盐电解法也可以制取铍，但是在电解过程中需要加入等量的NaCl，加入NaCl的作用是___________________
(7)铍铜因具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性、耐热冲击性以及无磁性、无火花等特性而成为最为广泛使用的一种铍合金。若绿柱石中BeO的含量为a%，上述工艺流程中Be的产率为b%，则1t绿柱石理论上可以生产含2%Be的铍铜合金________t
(8)工艺流程中产生的含有Be2+的废水可以用石灰中和——生物净化法进行净化。不同的pH值和温度下，石灰中和——生物净化法净化后溶液中的铍的浓度如图所示，则为了减少污染，最应选用的pH范围和温度分别是__________________________(填序号)

A．9～11，30℃ B．7～10，30℃ C．8～11，35℃
14．铍是原子能、火箭、导弹、航空、宇宙航行以及冶金工业中不可缺少的一种新兴材料。以某地的含氟铍矿（主要成分为BeO、CaF2、Al2O3、Fe2O3、SiO2及少量的硫酸盐）为原料，生产工业氧化铍的一种工艺流程如图：
已知：①25℃，Ksp(CaCO3)＝8.7×10－9；Ksp(CaSO4)＝2.5×10－5
②Be(OH)2与Al(OH)3性质相似
回答下列问题：
(1)“熔炼”的温度为1600℃，其中约20%的Al2O3反应生成烟气(主要成分为AlF3)，该反应的化学方程式为______________________________
(2)浸渣的主要成分为CaSO4、____________
(3)加入氨水中和酸浸液，若将pH调至8~9，“沉铍”时产生的沉淀物主要有______、______、______
(4)“沉铍”后将滤渣加入足量氢氧化钠溶液提高pH进行“除铁”，铍元素参与反应的离子方程式为_________，然后加适量水稀释进行“水解”，目的是_____________________
(5)若为高氟铍矿，需在“沉铍”前进行“除氟”。工业上“除氟”是加入10%的氨水，并控制一定的条件，使氟与铝铁形成共沉淀物而除去。根据如图实验数据，选择的实验条件为pH=______，水浴加热温度T＝______℃
(6)氧化铍粗产品含有一定量的硫酸盐会影响铍的后续冶炼，可用碳酸盐脱除，发生反应：
CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)。通过计算反应的K值说明用碳酸钠脱硫酸根反应的程度大小_______________________
【铍及其化合物】答案
1．A。解析：A．Al3+半径小，不能容纳6个氮原子和它配位，则不能在水中与氨形成配合物，A项错误；
B．BeCl2和AlCl3属于分子晶体，而MgCl2属于离子晶体，则BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低，B项正确；
C．Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，则均可表现出弱酸性，C项正确；D．Be和Al的氢化物与酸反应，生成对应的盐和氢气，则都不能在酸中稳定存在，D项正确；答案选A。
2．A
3．C。解析：A．在一定条件下能形成化合物Na2[Be(OH)4]，说明铍和铝相似，因此氧化铍是两性氧化物，既能跟强酸反应又能跟强碱反应，故A错误；B．在一定条件下能形成化合物Na2[Be(OH)4]，说明铍和铝相似，因此氢氧化铍不易溶于水，故B错误； C．在一定条件下能形成化合物Na2[Be(OH)4]，说明铍和铝相似，既能跟强酸反应又能跟强碱反应生成氢气，故C正确；D．Na2[Be(OH)4]溶液是强碱弱酸盐的溶液，故溶液呈碱性，故D错误；答案选C。
4．C。解析：A．Be与Al的性质相似，则Be与NaOH溶液反应的化学方程式为：Be＋2NaOH＋2H2O===Na2[Be(OH)4]＋H2↑，生成H2，故A正确；B．BeO、Be(OH)2类似Al2O3和Al(OH)3，均难溶于水，故B正确；C．AlCl3和过量NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]，则BeCl2与过量的NaOH溶液反应生成Na2[Be(OH)4]，故C错误；D．Al2(SO4)3溶液呈酸性，，则BeSO4为强酸弱碱盐，水解溶液呈酸性，故D正确；故选：C。
5．A。解析：绿柱石的主要成分Be3Al2(SiO3)6，可表示为3BeO Al2O3 6SiO2，由流程可知，烧结时发生Be3Al2(SiO3)6＋2Na3FeF63Na2BeF4＋Al2O3＋Fe2O3＋6SiO2，碾碎、水浸后，再过滤，分离出滤渣为Al2O3、Fe2O3、SiO2，滤液中加入NaOH生成Be(OH)2沉淀，若NaOH过量、则氢氧根与Be(OH)2反应结合成Be(OH)，降低Be的产率，Be(OH)2煅烧得BeO，BeO与C、Cl2反应得到BeCl2、CO，电解NaCl－BeCl2熔融混合物制备金属铍，沉氟时发生12NaF＋Fe2(SO4)3===2Na3FeF6↓＋3Na2SO4，难溶物循环利用，据此分析解题。A．接触面积越大反应越充分、浸取效率越高，则提高烧结后的水浸效率可以将烧结固体粉碎处理，A正确；B．氢氧根与Be(OH)2反应结合成Be(OH)，则对过滤1后的滤液中加入过量的NaOH溶液不利于Be元素的沉淀，B错误；C． “沉氟”反应为12NaF＋Fe2(SO4)3===2Na3FeF6↓＋3Na2SO4，则离子方程式为：3Na+＋6F－＋Fe3+===Na3FeF6↓，C错误；
D． 工业上电解NaCl－BeCl2熔融混合物制备金属铍，Be化合价降低发生还原反应，故在阴极析出金属铍，D错误；答案选A。
6．(1)
(2)快速冷却
(3)无明显现象
(4)BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O 反萃取
(5)增强熔融氯化铍的导电性
(6)Be4O(CH3COO)6
解析：本题是化工流程的综合考察，首先铝硅酸盐先加热熔融，然后快速冷却到其玻璃态，再加入稀硫酸酸浸过滤，滤渣的成分为H2SiO3，“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA的煤油将Be2+萃取到有机相中，水相1中含有Al3+，有机相为BeA2(HA)2，加入过量氢氧化钠反萃取Be2+使其转化为Na2[Be(OH)4]进入水相2中，分离出含NaA的煤油，最后对水相2加热过滤，分离出Be(OH)2，通过系列操作得到金属铍，据此回答。
(1)基态Be2+的电子排布式为1s2，其轨道表达式为。
(2)熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态，所以从“热熔、冷却”中得到玻璃态，其冷却过程的特点为：快速冷却。
(3)“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA的煤油将Be2+萃取到有机相中，则水相1中含有Al3+，则向过量烧碱的溶液中逐滴加入少量水相1的溶液，可观察到的现象为：无明显现象。
(4)反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式为BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O，滤液2的主要成分为NaOH，可进入反萃取步骤再利用。
(5)氯化铍的共价性较强，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的导电性。
(6)由题意可知，该配合物中有四个铍位于四面体四个顶点上，四面体中心只有一个O，Be与Be之间总共有六个CH3COO－，则其化学式为：Be4O(CH3COO)6。
7．(1)＋2
(2)增大反应物的接触面积加快反应速率，提高浸取率 SiO2
(3)(NH4)2SO4
(4)BeO＋Cl2＋CCO＋BeCl2
(5)10
解析：绿柱石煅烧生成氧化物，浓硫酸浸取，SiO2不溶于硫酸，残渣是SiO2，加硫酸铵调节pH=1.5除去铝离子，加入氨水调节pH=5.1除去铁离子，再加入氨水到pH=8.0生成Be(OH)2沉淀，滤液硫酸铵循环利用。
(1)按照正负化合价代数和为0，Be的化合价为＋2价；
(2)粉碎的目的是增大反应物接触面积，加快浸取速率，提高浸取率；残渣的成分是不溶于酸的SiO2；
(3)最后的滤液中的硫酸铵可以在除铝步骤中循环利用；
(4)BeO、Cl2与足量C在600~800°C生成BeCl2同时生成CO，化学方程式为BeO＋Cl2＋CCO＋BeCl2 ；
(5)设Be(OH)2的溶度积常数为Ksp，K＝c(Be2+)×c2(OH－)，c(Be2+)＝，当pH＝8.0时，c(OH－)＝10－6mol/L，铍损失浓度为c(Be2+)＝mol/L，当pH＝8.5时，c(OH－)＝10-5.5mol/L，铍损失浓度为c(Be2+)＝mol/L，损失降低至原来的10%。
8．(1)将绿柱石转化为CaO Al2O3 3SiO2、CaO 3BeO SiO2，改变其晶体结构，使其能够溶于硫酸溶液
(2)SiO2、CaSO4
(3)KSCN溶液
(4)2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O Fe3+＋3NH3·H2O===Fe(OH)3＋3NH
(5)10－21.2
(6)Be(OH)2+2OH－=[Be(OH)4]2－
(7)
解析：绿柱石(主要含有3BeO Al2O3 6SiO2，还含有FeO和 Fe2O3等杂质)和CaO混合在高温下熔炼，发生反应：3BeO Al2O3 6SiO2＋2CaO===CaO Al2O3 3SiO2＋CaO 3BeO SiO2＋2SiO2，再用硫酸酸浸生成硫酸铝、硫酸铁、硫酸铍，滤渣1中除了SiO2外还含有CaSO4，向滤液滴加硫酸铵生成滤渣2为NH4Al(SO4)2·12H2O，过滤后向滤液中加入H2O2溶液，将Fe2+氧化为Fe3+，用氨水调pH使Fe3+转化为氢氧化铁，过滤后滴加氨水生成氢氧化铍，除杂煅烧生成氧化铍。
(1)绿柱石无法直接酸浸溶解是由于其晶体结构具有特殊性，则“熔炼”时加入生石灰的目的是：将绿柱石转化为CaO Al2O3 3SiO2、CaO 3BeO SiO2，改变其晶体结构，使其能够溶于硫酸溶液。
(2)由分析可知，滤渣1中除SiO2，还含有CaSO4。
(3)“滤渣2”的主要成分是NH4Al(SO4)2·12H2O。检验其中是否含有Fe3＋的操作：先将“滤渣2”加水溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，则说明“滤渣2”中无Fe3＋。
(4)向滤液中加入H2O2溶液的目的是：将Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式是：2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O，加入氨水调pH使Fe3+转化为氢氧化铁，离子方程式为：Fe3+＋3NH3·H2O===Fe(OH)3＋3NH
(5)在常温下，Be2＋完全沉淀时，溶液的pH为5.9，c(OH－)= ，c(Be2＋)=10－5mol/L，则。
(6)Be和Al的化学性质有相似的地方，“沉铍”时，若选用氢氧化钠溶液可能造成的影响是Be(OH)2能溶于过量的NaOH溶液中生成Na2[Be(OH)4]，离子方程式为：Be(OH)2＋2OH－===[Be(OH)4]2－。
(7)二聚体分子(BeCl2)2中Be的杂化方式为sp2杂化，说明其为平面结构，Be的价层电子对数为3，Cl原子和Be原子之间形成配位键，则二聚体分子的结构为。
9．(1)增大固体的表面积，提高水浸的浸取率　
(2)2Na3FeF6＋Be3Al2(SiO3)63Na2BeF4＋Fe2O3＋Al2O3＋6SiO2　
(3)若NaOH溶液过量，Be(OH)2沉淀能与NaOH溶液反应生成Na2Be(OH)4　
(4)4.0　
(5)3Na＋＋6F－＋Fe3＋===Na3FeF6↓　
(6)增强导电性；BeCl2(熔融)Be＋Cl2↑
解析：(1) “操作1”是粉碎，反应物的接触面积越大，反应速率越快，从而提高水浸的浸取率。(2) 750 ℃烧结时，Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4，且“滤渣1”中含有铁、铝、硅的氧化物，故还生成Fe、Al、Si的氧化物。(3) Be2＋可与过量OH－结合成Be(OH)，为防止Be(OH)2被NaOH溶解生成Na2Be(OH)4，所以NaOH不能过量。(4) 已知Ksp[Be(OH)2]＝4.0×10－21，室温时0.40 mol/L Be2＋开始沉淀时c(OH－)＝＝ mol/L＝1.0×10－10 mol/L，c(H＋)＝＝ mol/L＝10－4 mol/L，溶液的pH＝－lg10－4＝4.0。(6) 工业上电解NaCl－BeCl2熔融混合物制备金属铍，选用加入熔融氯化钠的目的是增强导电性，电解时总电解反应方程式为BeCl2(熔融)Be＋Cl2↑。
10．(1)Na2SiO3、Na2BeO2　BeO＋4H＋===Be2＋＋2H2O
(2)②④⑤③　增强熔融盐的导电性
(3)MnO2＋CuS＋2H2SO4===S＋MnSO4＋CuSO4＋2H2O
(4)Fe(OH)3　8.0
解析：(1)由信息ⅰ知，BeO是两性氧化物，可与NaOH溶液反应，但CuS、FeS不与NaOH溶液反应，SiO2是酸性氧化物，可与NaOH溶液反应，因此滤液A中主要成分是过量的NaOH及生成的Na2SiO3、Na2BeO2。由AlO与盐酸反应可推出相应反应的离子方程式为BeO＋4H＋===Be2＋＋2H2O。(2)先向溶液中加入过量的氨水，得到 Be(OH)2 沉淀，过滤、洗涤后再将沉淀溶解在适量的盐酸中，相应操作步骤为②④⑤③。BeCl2只能微弱地电离，故加入强电解质NaCl可增强熔融盐的导电性。(3)由题给信息可先写出MnO2＋CuS＋H2SO4―→S＋ MnSO4＋CuSO4＋H2O，配平即可。(4)Fe3＋开始形成沉淀时c(OH－)＝ mol·L－1≈1.7×10－12mol·L－1，同理可求出Mn2＋开始形成沉淀时的c(OH－)＝1×10－6 mol·L－1，Cu2＋开始形成沉淀时的c(OH－)＝1×10－10 mol·L－1，故沉淀F是 Fe(OH)3。为得到尽可能多的Cu2＋，溶液的pH越大越好，但pH增大过程中不应出现Mn(OH)2沉淀，结合前面的计算知溶液的pH最大为8.0。
11．(1)增大与硫酸的接触面积，提高反应速率H2SiO3
(2)2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O C
(3)过量的NaOH溶液会溶解Be(OH)2(或不易确保Be2+沉淀完全)蒸发浓缩、冷却结晶
(4)分解反应高温下空气中的氮气、氧气都可与镁或铍反应，从而降低产率
(5)1.8×10－3ab（或 ）
解析：
(1)将熔块粉碎能增大与硫酸的接触面积，提高酸浸时的反应速率；SiO2与石灰石高温下反应生成硅酸钙，硅酸钙在用硫酸进行酸浸时生成H2SiO3沉淀。
(2)步骤③中加入H2O2的目的是把Fe2+氧化为Fe3+，便于铁杂质的除去，发生反应的离子方程式为：2Fe2+＋H2O2＋2H+==2Fe3+＋2H2O；从滤液1中得到的沉淀为Fe(OH)3、Al(OH)3，调节PH既要Fe3+和Al3+沉淀完全又不能使Be2+沉淀，根据几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH表可知，合理pH为5.0～5.2。
(3)Be和Al性质相似，用NaOH溶液来沉淀Be2+会导致Be(OH)2被溶解，不宜使用NaOH溶液来沉淀Be2+；对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可以得到(NH4)2BeF4固体。
(4)步骤⑥中(NH4)2BeF4通过分解反应生成BeF2；步骤⑦中，空气中含有氮气和氧气，氮气和氧气都能与镁或铍发生反应，降低Be的产率。
(5)根据题知条件可得铍铜合金的质量==1.8×10-3ab（或 ）吨。
12．(1)4 3 2O2 8 2 8 8 4
(2)H2SiO3 或H4SiO4
(3)B
(4)3.1≤a＜6.0（或其他合理答案）
(5)1.25×10-20
(6)Y3+＋3NH3 H2O===Y(OH)3↓＋3NH
(7)蒸发结晶时，向溶液中持续通入HCl气体 (或在HCl气流中加热蒸干)
(8)电解法好，同时能得到工业原料Cl2 (热还原法好，操作简单，不产生有毒气体，或其它合理答案)
解析：钇矿石与NaOH共熔生成Y(OH)3 、Fe2O3 、Na2SiO3 和Na2BeO2 ，“水溶”后Na2SiO3 和Na2BeO2溶于水成为滤液I的主要溶质，Y(OH)3 、Fe2O3不溶，则过滤得到滤渣I的成分为Y(OH)3 、Fe2O3；向滤液I加入过量盐酸，Na2SiO3与盐酸反应转化为硅酸沉淀，Na2BeO2具有与偏铝酸钠相似的性质，则与过量盐酸反应后转化为BeCl2，因此滤渣II为H2SiO3 或H4SiO4，滤液II为BeCl2、NaCl和过量的HCl，再加入过量氨水，分离Be元素，会生成Be(OH)2沉淀，再加过量盐酸，得到纯净的BeCl2最后获得副产物Be；另一方面，滤渣I经过稀盐酸溶解后得到YCl3和FeCl3，滴加氨水条件pH，便于分离沉淀Fe元素，得到的滤液中YCl3经氨水调节适当pH沉淀得到Y(OH)3，最终高温得到Y2O3。
(1)钇矿石Y2FeBe2Si2O10中，Y显+3价，Be显+2价，Si显+4价，则根据化合物的各元素化合价代数和为0可知，Fe的化合价为+2价，与NaOH共熔时需要氧气的参与将Fe元素转化为Fe2O3，根据得失电子守恒和原子守恒规律结合已知的产物可得，其化学方程式为：4Y2FeBe2Si2O10＋32NaOH＋O2 8Y(OH)3＋2Fe2O3＋8Na2SiO3＋8Na2BeO2＋4H2O；
(2)滤渣Ⅱ的主要成分为H2SiO3 或H4SiO4；
(3)加入试剂A的目的是为了沉淀Be(OH)2，根据已知ⅱ可知，需要加入弱碱，B项正确，故选B；
(4)用氨水调节pH=a，目的是为了沉淀Fe3+，便于与Y3+分离，根据已知给出的Fe3+、Y3+形成氢氧化物沉淀时的pH表数据可以看出，pH的范围为：3.1≤a＜6.0（或其他合理答案）；
(5)该反应的平衡常数K=====1.25×10-20；
(6)滤液Ⅲ中Y3+加入氨水会生成Y(OH)3，其离子方程式为：Y3+＋3NH3 H2O===Y(OH)3↓＋3NH；
(7)BeCl2类似于氯化铝溶液，蒸干时可能会发生水解，因此要想得到BeCl2固体，蒸发结晶时，向溶液中持续通入HCl气体(或在HCl气流中加热蒸干)；
(8)电解法好，同时能得到工业原料Cl2(或热还原法好，操作简单，不产生有毒气体，或其它合理答案)
13．(1)SiO2
(2)(NH4)2SO4＋Al2(SO4)3＋24H2O===2[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]
(3)在滤液中加入适量H2O2，再加适量氨水调整的pH≥3
(4)Be(OH)
(5)SiO2＋4NH4HF2===SiF4↑＋4NH4F＋2H2O
(6)防止Be和Mg被氧化增强熔融盐的导电性
(7)1.8×10－3ab
(8)B
解析：用稀硫酸溶解含铍矿绿柱石，其中BeO、Al2O3、Fe2O3和FeO均能溶于酸，而SiO2不溶于酸且不溶于水，经过滤，滤渣Ⅰ为SiO2，而滤液中主要含有Be2+、Al3+、Fe3+、Fe2+及过量的酸，滤液中加入(NH4)2SO4有铝铵矾[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]析出，经过过滤除去，达到除铝的目的，继续向所得滤液中加入加入适量H2O2氧化Fe2+，再加适量氨水调整的pH，使溶液中Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，再过滤除去，达到除铁的目的，再向滤液中加入氨水、HF，得到(NH4)2BeF4，高温分解得到BeF2，加入镁在高温下反应生成Be，以此解答该题。
(1)由分析知，滤渣1的主要成分是SiO2；
(2)向含Al3+的滤液中加入(NH4)2SO4有铝铵矾[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]析出，发生反应的化学方程式为(NH4)2SO4＋Al2(SO4)3＋24H2O=2[(NH4)Al(SO4)2·12H2O]；
(3)已知，当c(Fe3+)＝1×10－5mol/L时，c(OH－)=mol/L=1×10－11mol/L，此时溶液pH＝3；则“除铁”过程要求先氧化Fe2+，再调节溶液pH≥3，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，在不引入新的杂质的前提下，正确操作应为向滤液中加入适量H2O2，再加适量氨水调整的pH≥3；
(4)Be(OH)2能溶于NaOH溶液，则 “沉铍”过程中，若加入过量的NaOH溶液，Be(OH)2会溶于NaOH生成Na2[Be(OH)4]，即铍的存在形式是Be(OH)
(5)用NH4HF2代替HF用于雕刻玻璃，即SiO2能与NH4HF2反应生成SiF4和NH4F，发生反应的化学方程式为SiO2＋4NH4HF2===SiF4↑＋4NH4F＋2H2O；
(6)Be和Mg易在空气中被氧气氧化，则采用氟化铍镁热还原法制取铍需要真空环境，达到防止Be和Mg被氧化的目的；氯化铍在融熔态时较难电离，在电解过程中需要加入等量的NaCl，可增强熔融盐的导电性；
(7)根据原子守恒，依据已知条件1t该绿柱石理论上能生产含镀量2%的镀铜台金=1.8×103abg=1.8×10－3abt；
(8)当溶液pH在7~10左右、温度30℃时溶液中c(Be)最低，即净化效果最好，故答案为B。
14．(1)Al2O3＋3CaF22AlF3↑＋3CaO
(2)SiO2
(3)Fe(OH)3 Be(OH)2 Al(OH)3
(4)Be(OH)2＋2OH－===Be(OH)
稀释使溶液的碱性变弱，Be(OH)水解，分离除去沉淀中的铝元素
(5)495
(6)K===2.9×103，K值很大，说明转化反应程度很大
解析：含氟铍矿(主要成分为BeO、CaF2、Al2O3、Fe2O3、SiO2及少量的硫酸盐)经过熔炼，发生反应Al2O3+3CaF22AlF3↑+3CaO，“熔炼”后的主要成分BeO、CaF2、Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO与硫酸反应，因SiO2与硫酸不反应，而CaSO4微溶于水，则“酸浸”除去二氧化硅等，“酸浸”后滤液中的离子主要为H+、Fe3+、Be2+、Al3+、SO42-等，“沉铍”后Fe3+、Be2+、Al3+转化为沉淀Fe(OH)3、Be(OH)2、Al(OH)3，加入氢氧化钠后Be(OH)2、Al(OH)3溶解生成Be(OH)、[Al(OH)]并除去氢氧化铁，最后加适量的水稀释使溶液的碱性变弱，让Be(OH)水解转化为Be(OH)2水解得到氢氧化铍。
(1)根据元素守恒分析，Al2O3转化为烟气AlF3，应为Al2O3与CaF2发生复分解反应：Al2O3＋3CaF22AlF3↑＋3CaO。
(2)“熔炼”后适当冷却加入硫酸进行“酸浸”，主要是含氟铍矿中各种氧化物BeO、CaF2、Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO与硫酸反应，因SiO2与硫酸不反应，而CaSO4微溶于水，故浸渣的主要成分为CaSO4、SiO2。
(3)酸浸后滤液中的离子主要为H+、Fe3+、Be2+、Al3+、SO42-等，加入氨水中和酸浸液，pH调至8～9时，Fe3+、Be2+、Al3+转化为沉淀Fe(OH)3、Be(OH)2、Al(OH)3。
(4)“沉铍”后将滤渣加入足量氢氧化钠溶液提高pH进行“除铁”，因Fe(OH)3不与氢氧化钠反应，Be(OH)2、Al(OH)3性质相似为两性氢氧化物能与氢氧化钠溶液反应，发生Be(OH)2＋2OH－===Be(OH)、Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)]将Fe(OH)3分离，溶液中阴离子主要是Be(OH)、[Al(OH)]，后加适量水稀释进行“水解”，根据流程中的得到的信息“水解”目的是得到Be(OH)2，故说明流程中加适量的水是稀释使溶液的碱性变弱，让Be(OH)水解转化为Be(OH)2，分离除去沉淀中的铝元素。
(5)若为高氟铍矿则“酸浸”后溶液中含有大量的氟离子，氟离子浓度偏大会与Be2+形成配合物溶于水而增加了铍的损失率，因此需在“沉铍”前进行“除氟。根据题目信息工业上“除氟”是加入10%的氨水，并控制一定的条件，使氟与铝铁形成共沉淀物而除去。图1明显在pH＝4时F、Al、Fe的沉淀率高，但pH高于4时，铍的损失率增大，故实验条件为pH＝4，由图2看出温度在95℃后杂质离子的除去率高，故水浴加热温度为95℃。
(6)反应：CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)的K===2.9×103，因为K值很大，说明CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)反应程度很大。
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