高中化学试题解析470

高中化学试题解析470

1．稀土元素钇(Y)在发光、磁性材料等方面有着广泛的应用。Y在化合物中通常为+3价，其化合物的性质类似于镁的相应化合物。某研究小组以废弃的磁性材料(主要成分为Y₃Fe₅O₁₂，含少量Al₂O₃)为原料，制备YCl₃·6H₂O (s)。流程如下：

已知：

回答问题：

(1)“研磨”的目的是________________________。

(2)“加热溶解”操作中，主要利用了H₂SO₄的难挥发性和__________。

(3)固体A的主要成分是__________(写化学式)。

(4)实验室过滤要用到的仪器有烧杯、漏斗、带铁圈的铁架台、__________。

(5)路线Ⅱ“沉钇”中发生的主要反应包括：

和__________(用离子方程式表示)。

(6)对比路线Ⅱ，路线Ⅰ的优点是________________________(写出一点即可)。

(7)若将YCl₃·6H₂O(s)直接加热，无法得到无水YCl₃(s)，原因是________________________(用化学方程式表示)。

答案：

(1)增大固体与液体的接触面积，加快溶解速率，提高原料的浸出率

(2)强酸性

(3)Fe(OH)₃

(4)玻璃棒

(5)

(6)可以回收副产物Al(OH)₃，提高资源利用率（或节约NaOH的用量）

(7)

分析：

原料研磨后加硫酸加热，固体溶解得到含Y³⁺、Fe³⁺和Al³⁺的酸性溶液；加入NaOH溶液调节pH，依据三种氢氧化物溶度积的大小，结合后面路线，可知这里是沉淀Fe³⁺，过滤后得到的固体A主要成分是Fe(OH)₃，滤液中主要含有Y³⁺和Al³⁺。

路线Ⅰ：加入NaOH溶液先沉淀Al³⁺，过滤，固体B主要成分为Al(OH)₃，滤液再加NaOH沉淀Y³⁺，生成Y(OH)₃沉淀，再用盐酸溶解沉淀，得到YCl₃溶液，将溶液浓缩结晶过滤得到YCl₃·6H₂O晶体。

路线Ⅱ：加入过量的NaOH溶液，Al³⁺直接转化为[Al(OH)₄]^-，Y³⁺生成Y(OH)₃沉淀，过滤后加盐酸溶解沉淀，得到YCl₃溶液，将溶液浓缩结晶过滤得到YCl₃·6H₂O晶体。

⑴研磨可以粉碎固体原料，增大固体与液体的接触面积，加快溶解速率，提高原料的浸出率。

⑵加热溶解操作使用硫酸，一方面利用硫酸难挥发性，加热不挥发，另一方面利用硫酸的强酸性，电离出大量氢离子，溶解固体。

⑶从上面的分析知，Fe(OH)₃溶度积最小，最先沉淀，所以固体A的主要成分为Fe(OH)₃。

⑷实验室过滤操作需要用到烧杯、漏斗、带铁圈的铁架台，还需要玻璃棒引流。

⑸加入过量NaOH，发生离子反应：

⑹对比路线Ⅱ，路线Ⅰ分步调节pH，先将铝离子沉淀生成副产物Al(OH)₃，可回收利用，路线Ⅱ需加入过量的NaOH，而路线Ⅰ消耗NaOH较少。

⑺Y的化合物性质类似镁的化合物，则Y³⁺类似Mg²⁺可以水解，如果直接加热，其水解生成的HCl挥发，会促进其水解生成Y(OH)₃或Y₂O₃，不能得到无水YCl₃，化学方程式分别为：

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