高考化学《铍、硼、钙、铁、铜、铅、锰、钛、铬、镍、锌性质》章节精讲与习题-解析版

专题2.7被及其化合物

一、镀的存在及物理性质

镀原子序数4,位于于第二周期】IA族，是最轻的碱土金属元素,有毒.镀金属为钢灰色或灰白色，熔点1283℃,

沸点2570℃,密度1.848g/cm3.天然镀有三种同位素：：Be、：Be、[Be,：Be是被唯一稳定的核素.被在地壳中含

量为0.001%,含被矿石约有30多种，具有经济价值的主要有绿柱石(3Be0・AlG・6Si()2)、硅钺石(2BeO・Si()2)、金

绿宝石(BeO・A12()3)等几种.1798年，法国化学家沃克兰(VauquelinNiclasLouis,17637829)对绿柱石和

祖母绿进行化学分析时发现了钺.但是，单质镀在三十年后的1828年由德国化学家维勒

(Friedrich%ler,1800T882)用金属钾还原熔融的氯化镀而得到.被作为碱土金属的第一个成员，属于稀有

轻金属，具有密度低，熔点高,弹性模量大,拉伸强度大,热性能优异,尺寸稳定性好，中子吸收截面小,X射线透射

性好等诸多优异的性能，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”、“尖端金属”、

“空间金属”之称.

在自然界中，以硅被石B,Si2O；(OH)2和绿柱矿Be3ALSieO忧等矿物存在.绿柱石由于含有少量杂质而示出不同

的颜色如含2%的Cr3+离子呈绿色.亮蓝绿色的绿柱石称为海蓝宝石,深绿色的绿柱石称为祖母绿.

二、化学性质

(1)被的被化学性质活泼,具有活泼金属通性,容易被氧化剂氧化,常见化合价为+2价.

被表面易形成氧化层,减小了金属本身的活性.根据对角线规则,Be与A1的性质相似,这一点与Li和Mg的相

似性原理相同.被相同是典型的两性金属.

⑵还原性:它与02,MS反应,生成BeO,BC3N2和BcS.它与碳反应生成Be2c碳化物(与A1C同类,类似的还有BoCL

和A1CL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MG型.

2Be+02^=2Be0,3Be+^^=1治岫，Be+S^=BeS

(3)类比学习Be与Al的性质的相似性

①二者均不仅能溶于酸溶液，也能溶于碱溶液，放出L.但钺、铝与冷的浓硝酸接触，发生“钝化”现象.

Ite+2Na()H+2H20=Na2[Be(OH)J+H21或Be+ZNaOHNaiBeG+H?f；

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH))]+3H，[或2Al+2NaOH+2H20=2NaAW+3H?t.

②二者的氢氧化物均为两性氢氧化物,易溶于强碱溶液.

Be(011)2+2NaOII=Na2[Be(OH)J或Bo(OH)2+2Na01I=Na2BeO24-21120；

Al(OH)34-NaOH=Na[Al(OH)JAl(OH)3+NaOH=NaA102+2H：0.

③镀、铝的盐都易水解.如BeS+2H2O=^Be(0H)2+H2S,而A12S3也有相同的性质

⑷制备

①还原Be%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

Re与MgF2分离比较困难.RCF2+Mg=MgF2+Re

②电解熔融盐.由于熔融的钺盐几乎不导电或导电性很弱，必须加离子型的盐,如电解NaCl-BeCL或者LiCl

一KCl-BeCk熔盐.用银坨烟作电解槽及阴极，阳极是石墨棒.

【精准练习】

【习题1】第IIA的被在一定条件下可形成化合物N&BeOz.下列有关被及其化合物的叙述正确的是()

A.氧化镀不能溶于盐酸；B,氢氧化被易溶于水

C.单质镀可溶于氢氧化钠溶液生成氢气：D.N&BeO2溶液呈酸性.

【答案】C

【解析】A.在一定条件下能形成化合物Na2Bo02,说明钺和铝相似,因此氧化镀是两性氧化物,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Na』eO>说明被和铝相似，因此氢氧化被不易溶于

水，故B错误；C.在一定条件下能形成化合物Na2Be02t说明钺和铝相似,既能跟强酸反应乂能跟强碱反应生成氢

气，故C正确；D.NaiBeO?溶液是强碱弱酸盐的溶液，故溶液呈献性:故D错误；答案选C.

【习题2】铝、钺(Be)及其化合物具有相似的化学性质，如其氯化物分子内键型相同，故其氯化物晶体的熔点

都较低.已知反应:BeC12+Na?Be02+2H20=2NaCl+2Be(0H)21能完全进行,则下列推断正确的是

A.Na2BeO?溶液的pH>7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO

B.BeCL溶液的P1K7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物可能是BeO

C.Re(OH),即能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液

D.BeCh水溶液的导电性强，故BeCh是离子化合物

【答案】BC

【解析】A.Na,BeO?溶液水解呈碱性,溶液的pH>7,将其蒸干，水解得到的氢氧化钠又与Be(OH)?反应得到

N&BeO?,灼烧后可得残留物N&BeO?,故A错误；B.BeCk为强酸弱碱盐，水解呈酸性,溶液的pH<7,将其蒸干,HC1

挥发，水解彻底,得到Be(0H)2,灼烧后可得残留物BeO,故B正确;C.Be(0H)2性质类似于氢氧化铝,具有两性，则

既能溶于盐酸,又能溶于NaOH溶液,故C正确;D.根据化合物在熔融状态下能否导电来判断其是否是离子化合物,

共价化合物在水溶液中也可以导电,BeCL水溶液导电性强,不能说明BeCL是离子化合物,故D错误.故选BC.

【习题3】镀铜是力学、化学综合性能良好的合金，广泛应用于制造高级弹性兀件.以卜是从某废旧被铜兀件

(含BeO25%、CuS71%、少量FcS和SiO"中回收钺和铜两种金属的流程.

~~A固体

辽室HC1

谑袤A。

反应I

」溶液CABeCl,固体

彼洞NaOH考豉

元件~而一

溶液DW±

1-滤渣B理警

-A固体

已知：【.被、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似.

(1)氢氧化被的电离方程式为.

(2)滤液A的主要成分除NaOH外,还有(填化学式)，写出反应I中含镀化合物与过量盐

酸反应的离子方程.

(3)①溶液C中含NaCKBcCk和少量HC1,为提纯BeCL,选择合理步骤并排序.

a.加入过量的NaOHb.通入过量的CO2c.加入过量的氨水

d.加入适量的HC1e.过滤f.洗涤

②从BoCL溶液中得到BoCk固体的操作是.

(4)①MnO,能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反应II中CuS发生反应的化学方程式______.

②若用浓HN6溶解金属硫化物,缺点是(任写一条).

(5)取钺铜元件1000g,最终获得Be的质量为81g,则产率是.

22+

【答案】⑴2H+Be(V—Bo(OH”41，产+20H(2)Na2SiO：,、Na^eO?Be02+4H*=Be+2H20⑶①cefd

②在氯化氢的气流中蒸发结晶(4)①HnO2+CuS+2H2so尸S+MnS0,+CuS(M2Ha②产生污染环境的气体(5)90%

【解析】⑴氢氧化被具有两性:可电离出0H,也可以电离出H,则其电离方程式为2H'+BeO『-Be(OH)_-

B/+20H；(2)分析可知,滤液A的主要成分除NaOH外,还有:NazSi%、Na;!BeO2,反应I中含镀化合物与过量盐酸反

应的离子方程式为:BeO产+4H=Be'+2H?0；(3)①溶液C中含NaCKBeCk和少量HC1,为提纯BeCL,选择最合理步

骤顺序为:加入过量的氨水过滤,洗涤加入适量的HC1,顺序为:cefd,故答案为:cefd；②从BeCl?溶液中得到BeCl2

固体时为了抑制BJ离子的水解,需要在HC1气氛中对BcCk溶液蒸发结晶；(4)①MnO；,能将金属硫化物中的硫元

素氧化为硫单质，反应II中CuS发生反应的化学方程式为:MrA+CuS+2HS0产S+MnS0MuS0i+2H。②浓硝酸具有氧

化性做氧化剂被还原为二氧化氮、、供气体有毒污染环境；(5)混合物中BeO质量=10()0X25%=250g,理论上得到

250g81g9mol

Be的物质的量二X:「lOmol,实际得到Be物质的量，、，「9=1,产率=y一-X100%=90%.

25g/mol9g/mollOmol

【习题4】被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-ALO.1­6Si02,还含有铁等杂质)冶炼镀，一种简化的工艺流程如下：

南鬻画gfef暮③学用

^水调pHB呼HhI

国产产6麻产丽菽产豆厂

按元素周期表的对角线规则,Be和A1性质相似；几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如表.回答下列问

题：

A/的升

开始沉淀时1.5336.55.2

沉淀完全时3.75.09.78.8

(D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加入乩()2时发生反应的离子方程式为,从涯液1中得到沉淀

的合理pH为__________(填序号).

A.3.3-3.7B.3.7—5.0C.5.0-5.2I).5.2—6.5

(3)步骤④不宜使用NaOH溶液来沉淀Be?.的原因是.从溶液中得到(NHjzBc%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It该绿柱石理论上能生产含镀量2%的镀

铜合金_______t.

【答案】⑴增大与硫酸的接触面积,提高反应速率H2SiOK2)2F/+ih()2+2ir==2Fe3++2HQC(3)

过量的NaOH溶液会溶解Be(0H)2(或不易确保Be?'沉淀完全)蒸发浓缩、冷却结晶(4)分解反应高温卜.空气中的氮

气、氧气都可与镁或钺反应,从而降低产率⑸L8X107b(或既)

【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；SiO?与石灰石高温下反应生成硅

酸钙,硅酸饬在用硫酸进行酸浸时生成H?Si()3沉淀.(2)步骤③中加入也的目的是把Fe"氧化为F/,便于铁杂质

的除云，发生反应的离子方程式为:2尸产+比02+21仁=2尸0"+2比0；从滤液1中得到的沉淀为Fe((M3、Al(0H)3,

调节PH既要Fc&和AJ•沉淀完全又不能使B』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.⑶Be和A1性质相似,用NaOH溶液来沉淀Be"会导致Be(0H)?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(Nlh'Bea固体.(4)步骤⑥中(MIJ/BeR通过分解

反应生成BOF2；步骤⑦中，空气中含有氮气和氧气,氮气和氧气都能与镁或钺发生反应，降低Be的产率.(5)根据题

1xa%

知条件可得被铜合金的质量2548X合3ab(或w携一)吨.

---------------------------2XzbX1011

2%

【习题5】著名化学家徐光宪在稀土领域贡献突出，被誉为“稀上界的袁隆平”.钮是稀土元素之一,我国蕴

藏着丰富的钮矿石(YFcBsSizOu)),.工业上通过如下工艺流程制取氧化钮，并获得副产物被.

、’2。3粉末

已知：i.忆(Y)的常见化合价为+3价；

ii.被和铝处于元素周期表的对角线位置，化学性质相似:

iii.Fe3\Y”形成氢氧化物沉淀过的pH如下表:

离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH

Fe"2.13.1

Y"6.08.3

(1)将铝矿石与NaOH共熔的反应方程式补充完整：

Y2FeBe2Si2Oio+_NaOH+__________图温____Y(OH)3+____Fe203+____Na^SiO3+____Na2BeO2+

____ILO

(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.C02D.CaO

(4)用氨水调节pH=a时,a的取值范围是.

⑸计算常温下Y"+3H20=Y(()H)3+3H'的平衡常数k.(常温下降［Y(OH)J=8.OX10巧

(6)滤液HI加入氨水产生沉淀的寓子方程式为.

(7)从BeCk溶液中得到BeCl/固体的操作是.

(8)常见的由BcCL固体生产Be的工业方法有两种:①电解法：电解NaCl-BeCh混合熔融盐制备Be；②热还原

法:熔融条件下,钾还原BeCb制备Be,以上两种方法你认为哪种更好并请说明理由.

【答案】(1)4320rB2884②昆SiOj或HBiOOB(4)3.lVaV6.0(或

其他合理答案)(5)1.25X10侬⑹丫叫3帆・H2O=Y(OH)31+3NH；(7)蒸发结晶时,向溶液中持续通入HC1气体(或在

HC1气流中加热蒸干)(8)电解法好，同时能得到工业原料Ck(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】一矿石与NaOII共熔生成Y(0H)3、Fe2O3、Na2SiO3和Na2BeO2，“水溶”后Na2SiO3和NaWOz溶于水

成为滤液I的主要溶质,YSH”、FeQ,不溶,则过滤得到滤渣I的成分为Y(0H)3、Fe203；向灌液I加入过量盐

酸,NaRiO：,与盐酸反应转化为硅酸沉淀,Name。?具有与偏铝酸钠相似的性质，则与过量盐酸反应后转化为BeCb,因

此滤渣II为H2SiO3或H；SiOb滤液II为BeCh.NaCl和过量的HC1,再加入过晟氨水,分离Be元素,会生成Be(0H)2

沉淀,再加过量盐酸,得到纯净的BeCh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YCA和FeCL,

滴加氨水条件pH,便于分离沉淀Fe元素,得到的滤液中YCL经氨水调节适当pH沉淀得到丫(01区,最终高温得到

Y2O3,⑴钮矿石YzFcR/Si。。中，Y显+3价,Ra显+2价,Si显+4价，则杈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FeA,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:4%FeBe2SiO°+32NaOH+0;亘&8Y(0H)3+2Fe2O；t+8Na2SiO3+8?4a2BeO2+4H2O；

(2)滤渣II的主要成分为HSOs或H.SiO,；⑶加入试剂A的目的是为了沉淀Be(0H)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Fe：”,便于与广分离，根据已知给出的Fei了形成

氢氧化物沉淀时的pH表数据可以看出,pH的范围为:3.1WaV6.0(或其他合理答案)；(5)该反应的平衡常数K=

£^2:/('+)•(：(0“一)舄口、I，"]。？=L25X]02。；(6)滤液III中产加入氨水会生成Y(OH)北

《产)&产)OH-)KJ}'(OH)J8x10々3

其离子方程式为:'加+3NH「H20=Y(0H)3I+3NH/；(7)BoCk类似于氯化铝溶液，蒸干时可能会发生水解，因此要想得

到BeCL固体,蒸发结晶时，向溶液中持续通入HC1气体(或在HC1气流中加热蒸干)；(8)电解法好，同时能得到工

业原料Ch(或热还原法好,操作简单:不产生有毒气体,或其它合理答案).

【习题6】被作为•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.被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镀矿绿柱石(主要含有BeO,AI2O3,SiO2,

Fe2。、和FeO等)为原料制取单质镀的工艺流程:

预处理后

Be(OH)

的绿柱石2

滤渣1结晶

真空

(NIL%BeF

900工4

Mg

已知:i.镀和铝的化学性质相似；ii.氯化镀在融熔态时较难电离;iii.Be(OH”在PH>10时会溶解;

-38

iV.Ksp[Fe(OH)3]=1.0xlO.

(D滤渣]的主要成分是.

⑵在“除铝”过程中铝会以铝设矶[(NH)A1(S())2-12HM的形式析出，则此过程中生成铝铉矶的化学方程

式为•

(3)“除铁”过程要求不引入新的杂质，其操作应为.

(4)在“沉皱”过程中，若改为加入过量的NaOH溶液,则被的存在形式是________(填离子符号).

⑸在“分解”过程中产生的NEF烟气会发生反应：ZNHJFUNHJHF?+NH；,可用NH』HF?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)工艺中采用氨化被镁热还原法制取被需要真空环境的原因是.氯化被熔盐电解法

也可以制取钺，但是在电解过程中需要加入等量的NaCl,加入NaCl的作用是.

(7)镀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

使用的一种被合金.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It绿柱石理论上可以生

产含2%Be的镀铜合金______________t.

(8)工艺流程中产生的含有Be?+的废水可以用石灰中和一一生物净化法进行净化.不同的pH值和温度下,石

灰中和一一生物净化法净化后溶液中的被的浓度如图所示,则为了减少污染,最应选用的pH范围和温度分别是

___________________________(填序号).

u(70

6040

・

50

30

40

3020

20

10

10

0

579112025303540

PH0/r

废水的l，H值对净化被的影响温度对净化被的影响

A.9^11,30℃B.7~10,30C

C.8"11,35℃

【答案】⑴SiOz⑵(岫)2sO4+AL(SO4)s+24H20=2[(NH，Al(S0j・12氏0](3)在滤液中加入适量HA,再加

适量氨水调整的pH云3(4)BeO/'(5)SiO2+4NH.HF2=SiFit+4NHF+2H3(6)防止Be和Mg被氧化增强熔融盐

的导电性(7)L8X10%b(8)B

【解析】用稀硫酸溶解含钺矿绿柱石,其中BeO、Aha、Fe。和FeO均能溶于酸,而SiO?不溶于酸且不溶于水,

经过滤，滤渣I为Si()2,而滤液中主要含有呢二A产、Fe"、F/及过量的酸，滤液中加入(NHjfO,有铝钺矶

[(WCA1(SO3-12比01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HC氧化FeV再加

适量氮水调整的pH,使溶液中Fe*完全转化为Fe(0H)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(NHjBc%,高温分解得到Be72,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；

⑵向含A1‘的滤液中加入(NH)甑有铝锭矶[(NH」)A1(SO)2・12HQ]析此发生反应的化学方程式为

(NH,)oSOi+Ab(S04)3+24H20=2[(NH.,)Al(S04)2・12HQ]；

(3)已知K、p[Fe(OH)J=1.0x1()一年，当c(Fe3')=lX10mol/L札c(OH)=mo1/L=1X10"mol/L,此

时溶液pH=3；则“除铁”过程要求先氧化FeV再调节溶液pH23,使F/完全转化为Fe(OH)j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HA,再加适量氨水调整的pH>3：

⑷Be(OH)?能溶于NaOH溶液，则“沉钺”过程中，若加入过量的NaOH溶液,Be(OH，会溶于NaOH生成

NaBeG,即被的存在形式是BeOZ；

⑸用NHjHF2代替HF用于雕刻玻璃，即Si。2能与NILHF2反应生成SiF,和NH,F,发生反应的化学方程式为

SiOoMNIItllF^SiF,t+4NHtP+2ll20；

(6)Be和Mg易在空气中被氧气氧化,则采用氟化镀镁热还原法制取镀需要真空环境,达到防止Be和Mg被氧

化的H的；氯化钺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It该绿柱石理论上能生产含镀量2%的镀铜台金

25g/mol=1.8X103abg=l-8X10-3abt；

2%

⑻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.

【习题7]钺是原子能、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

含氟镀矿.(主要成分为BeO、CaF?、Al。、FaCLSiO?及少量的硫酸盐)为原料，生产工业氧化钺的一种工艺流程如

图：

HA。,NHj-H.ONaOHHQ

95

已知：①25℃,K:；P(CaC03)=8.7X10；KSp(CaS0,)=2.5X10；

②Be(0H)2与Al(0H)3性质相似.

回答下列问题：

(1)“熔炼”的温度为1600℃,其中约20%的A1O,反应生成烟气(主要成分为A1FJ,该反应的化学方程式为

(2)浸渣的主要成分为CaSOi、

(3)加入氨水中和酸浸液，若将用调至夕9“沉被”时产生的沉淀物主要有:、、.

(4)“沉被”后将滤渣加入足量氢氧化钠溶液提高阴进行“除铁”，钺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)若为高筑被矿;需在“沉被”前进行“除氟”.工业上“除就”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1=°C.

100

34pH5839095tt：100

pH与杂志离子的沉淀率，BeO损失率的关系温度对离子沉淀率的影响

(6)氧化镀粗产品含有一定量的•琉酸盐会影响被的后续冶炼,可用碳酸盐脱除,发生反

应:CaSOKs)+Na2co3(aq)=CaC0：,(s)+Na2soi(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：•

【答案】(DAWBCaR1600℃23电f+3CaO(2)SiO2(3)Fe(OH)3Be(Oil)2A1(OH)S

*23

Be(0H)2+20H=Be02+H?0或Be(OH)z+2()H三Be(OH)：(4)稀释使溶液的碱性变弱,BeO。水解,分离除去沉淀中的铝元

c(SO2)K(CaSO)

素(5)495(6)素:4,=-sLD———4-=2.9X10；>,K值很大,说明转化反应程度很大

c(COf)Ksp(CaCO3)

【解析】含氟镀矿.(主要成分为Be。、CaFz、Al。、Fe。、SiO?及少量的硫酸盐)经过熔炼,发生反应AlA+3CaF2

l600T2AlFaf+3Ca0.“熔炼”后的主要成分BeO、CaF2.Al203>FeQ、SiQ、CaO与硫酸反应，因Sid与硫酸不

反应，而CaSOi微溶于水，则“酸浸”除去二氧化硅等，“酸浸”后谑液中的离子主要为H'、反*、Be±Al”、SO,2-

2

等，“沉被"后Fe'、Be\Al型转化为沉淀Fe(OH)3、Be(OH)2.等(QH)3,加入氢氧化钠后Be(OH)2、Al(0H)3溶解生

成BcOj、A102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BMV水解转化为Bc(0H)2水解得到氢

氧化钺.

(1)根据元素守恒分析,ALOB转化为烟气A1F、,应为ALO：,与CaF2发生复分解反应:AL(V3CaF216O0aC

2AlF3t+3CaO.

(2)“熔炼”后适当冷却加入硫酸进行“酸浸”，主要是含寂镀矿中各种氧化物BeO、CaF2、AlQ、Fe2()3、SiO2、

CaO与硫酸反应，因Si()2与硫酸不反应,而CaSOi微溶于水,故浸渣的主要成分为CaSO」、Si02.

(3)酸浸后滤液中的离子主要为HIFe*、Be*、Al*、SO5等,加入氨水中和酸浸液,pH调至8~9时"Be2\

Al"转化为沉淀卜'e(0H)3、Be(UH)2、Al(0H)3.

(4)“沉被”后将滤渣加入足量氢氧化钠溶液提高川进行“除铁”，因Fe(0H)3不与氢氧化钠反应,Be(0H)2、

Al(OH),性质相似为两性氢氧化物能与氢氧化钠溶液反应，发生Re(0H)2+20H=RWV+乩0、Al(OH)3+DH=A10,+2HQ,

将Fe：0H)3分离，溶液中阴离子主要是BeO产、A10?,后加适量水稀释进行“水解”，根据流程中的得到的信息“水

2

解”目的是得到Be(0ll)2,故说明流程中加适量的水是稀释使溶液的碱性变弱,让Be02水解转化为Be(011)2,分离

除去沉淀中的铝元素.

(5)若为高氨被矿则“酸浸”后溶液中含有大量的氟离子，叙离子浓度偏大会与Be"形成配合物溶于水而增

加了钺的损失率，因此需在“沉被”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、A：、Fe的沉淀率高，但pH高于4时,被的损失率

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95c.

2

c(SO4)Ksp(CaSO4)，

⑹反应:CaSOi(s)+Na2cO3(aq)-CaCOs(s)+Na2S0(iq)的K--\、-》“、-2.9X10-\因为K值很大，

2J

c(CO3*)Ksp(CaCO3)

说明CaS0,(s)+Na2C03(aq);CaCQ,(s)+Na2S0.(aq)反应程度很大.

二、硼及其化合物

1.单质硼的性质

无定形和粉末状硼比较活泼,而晶态硼惰性较大.(1)与非金属作用

无定形硼在室温下与室反应得到BG,加热时也能与。2、Ch、S和N2反应，分别得到BCL、BBi一

B2s3和BN(在1473K以上).它不与B作用.

2B+3F2^=2BF34B+302且型=2B2(h(2)与酸的作用

它不与盐酸作用，仅被氧化性酸,如浓HNO八浓H2soi和王水所氧化：

B+3HNO3^=H,BO3+3N0>t

2B+3^80,^2003+3so2t(3)与强碱作用

无定形硼与NaOH有类似硅那样的反应；有强氧化剂存在时与强碱共熔可得偏硼酸盐：

2B+6NaOH=Sl=2Na3B03+3H2t

2B+2NuOH+3KN0；=^=2NLB02+3KNO>+H2O

(4)赤热下,与水蒸气反应,2B+6HQ(g)△B(0H)3+3H?.

(5)高温下同金属反应生成金属硼化物.

2.工业制取硼及其化合物的转化关系

(1)转化关系

(2)相应步骤涉及的反应

①硼镁矿与烧碱溶液反应生成可溶于水的偏硼酸钠(NaBOj和Mg(OH)2:2MgO-B20；i+2NaOH+H20===2NaB02+

2Mg(OH)2J

向偏硼酸钠溶液中通入CO?使NaBOz转化成硼砂:4NaBO?+COz+10HQ=二二NaBOKOH)]-8H刈+Na2cO3

②将硼砂与硫酸反应,得到硼酸:Na2&05(0H)4・8H20+H2S0,=4HaB0：.+Na2S0l+5H20

③硼酸加热分解得到氧化硼:2H：BOBO3+3H-,O

④用镁或铝还原BA制得硼:BA+3Mg3MgO+2B

⑤硼和NaOH溶液反应生成NaROK或Na[R(OH)j)和Ha:2B+2NaOH4-2H20==2NaR02+3H2t或2R+2NaOH4-

6H2O===2Na[B(OH)i]+3H2t

另外，用硫酸和硼镁矿一步制得硼酸:Mg击2O5•5H..O+2H.SOt^^2MgSO<+2H：BO3

3.氧化硼

BO,的熔点为72OK,沸点为2523K；易溶于水，形成硼酸：B。+3H9^29。3但遇热的水蒸气可生成易挥

发的偏硼酸：BA,+H2O(g)^2HBQ(g)

4.硼酸

(1)硼酸H/BO,为白色片状晶体，微溶于水，在热水中溶解度明显增大.

+-

⑵H3BO3是一元弱酸,H3B03+H20^H+[B(OH)J.

(3)与碱反应：

在碱性较弱的条件下则得到四硼酸盐:4H：,BO&+2NaOH=NaBO7+7压0

碱过量时,280转化为偏硼酸钠:NaBO%Na2B,10?+2Na0H=4NaB02+H20

注意:与碱反应而得不到单个BOJ离子的盐.但反过来,在任何一种硼酸盐的溶液中加酸时，总是得到硼酸，因为硼

酸的溶解度较小，它容易从溶液中析出.

(4)H3BOa受热时会逐渐脱水，首先生成偏硼酸(HBOJ,继续升温可进一步脱水生成四硼酸(H2BO),更高温度时则转

变为硼酸的酸酢(BG).

5.乙硼烷

乙硼烷受热容易分解,它的热分解产物很复杂,有BM。、BJM和B』”等,控制不同条件,可得到不同的主

产物.如：2B2H6上ffi=BM0+H?

遇水立即发生水解：B2Hb+6H+6H2t

乙硼烷制取万能还原剂：及&+2NaH^2NaBH,

二、高考回放

1.[2019新课标门硼酸出现：,)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺.一种以硼镁矿(含

Mg2BA-ILO.SiO?及少量FeC、ALOJ为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

(、H工St%溶液灌渣1

1-^-1—t—i调pH=3.5-----1

硼镁矿粉-一溶浸T过滤:------I过滤2一H，RO,

气体―一|吸收|--------Ti"镁I->Mg(OH)?•MM。、——轻质氧化镁

I

、H》a入溶液母液

回答下列问题：

⑴在95C“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为.

(2)“滤渣1”的主要成分有.为检验“过滤1”后的滤液中是否含有FT离子,可选用的化学试剂是

(3)根据H3BO3的解离反应:HaBOs+LO^^If+BSH)：,6=5.81X10",可判断IhBO：,是酸；在“过滤2”

前,将溶液pH调节至3.5,目的是.

(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2・MgCO；,沉淀的离子方程式为__________,母液经加热后可返回工序

循环使用.由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是.

【答案】(1)NH1HC03+NH3=(NH4)2CO3

⑵SiOz、FczO」、ALO3KSCN

⑶一元弱转化为】I双)力促进析出

f2

(4)2Mg-+3Ca+2HJO=Mg(OH)2•MgCO,I+2HC6

(或2Mg"+2C(V+H2O=Mg(OH)2-MgCGI+C02t)溶浸高温焙烧

2.[2015安徽卷】(14分)硼氢化钠(NaBHJ在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO.

已知:NaBHi常温下能与水反应,可溶于异丙酸(沸点:13℃).

(1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至1()0℃以上并通入鼠气,该操作的目的是,原料中的金

属钠通常保存在—中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有,,玻璃片和小刀等.

(2)请配平第①步反应的化学方程式：

□NaB02+□Si02+□Na+□H2==□NaBH汁□Na2si0；1

(3)笫②步分离采用的方法是；第③步分离(NaBH)并回收溶剂,采用的方法是.

⑷NaBHMs)与水(1)反应生成NaBOz(s)和氢气(g),在25℃,lOlKPa下，已知每消耗3.8克NaBH/s)放热

21.6KJ,该反应的热化学方程式是.

【答案】(1)除去反应器中的水蒸气和空气，煤油，镶子、滤纸(2)系数为:1、2、4、2；(3)过滤,蒸储(4)NaBHi(s)+H20(D

=NaBO2(s)+H2(g)AH=-216kJ/mol；

3.[2015新课标1卷】(14分)硼及其化合物在工业上有许多用途.以铁硼矿(主要成分为Mg2BA-IL0和FcQi,

还有少量Fez。」、FeO、CaO、AUh和SiOz等)为原料制备硼酸(H.BO)的工艺流程如图所示：

铁朝矿桥T/艘发出卜T过流T净化除亲H过1H能发浓缩H冷却结冷H过流卜粗眼展

浸液淀液含候船母液

回答下列问题：

(1)写出Mg2B205-H20与硫酸反应的化学方程式.为提高浸出速率，除适当增加疏酸浓度浓度外,

还可采取的措施有(写出两条).

(2)利用的磁性，可将其从“浸渣”中分离.“浸渣”中还剩余的物质是______(写化学式).

(3)“净化除杂”需先加溶液,作用是.然后再调节溶液的pH约为5,目的是.

(4)“粗硼酸”中的主要杂质是(填名称).

(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为______.

(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢.以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制

备过程___________.

【答案】(D\[g2B2()5-H20+2H2soi-=2MgS(h+2H3B03：减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度.

⑵FeQ；Si02^CaS0i；

(3)将氧化为Fe"；使Al"抬F/形成氢氧化物而除去.

⑷(七水)硫酸镁

Na*

H

⑸

/\△A

(6)2H.<B0；t=B2O；)+3HOB203+3Mg=3MgO+2B

三、模拟精选

1.(2020届陕西省咸阳市高三模拟)硼酸和硫酸镁是重要的化工原料.以硼铁混精矿［主要成分为MgBOKOH)、U02

和FeO,还有少量的Fe。、FeO、Si。』为原料制备硼酸和硫酸镁的工艺流程如下：

HR).、H,O,试剂1

混合精矿

求通】M2MgSO.­Hfi含铁4液

已知:①U0/+在pH为4-5的溶液中生成LQ(0H)2沉淀；②Fe2+和Fe"沉淀完全的pH分别为9.7、3.7.

(1)酸浸过程中MgBOKOH)与硫酸反应的离子方程式为____.

(2)酸浸过程中加入HQ?的目的是(写出两条)，滤渣1的主要成分是_(填化学式).

(3)试剂1最好选择____(填化学式).若调节溶液pH前,溶液中c(Mg?+)=0.2mol/L,当溶液pH调至5时,U0?+沉

淀完全,此时是否有Mg(0H)2沉淀生成—.｛通过计算说明,KjMg(DH)21=5.6X10-12)

⑷操作1的名称是.

(5)MgS0.1-H2O加热脱水可以得无水HgSO.,那么MgCL-6H20晶体直接加热_(填“能”或“不能”)得到无水

MgCb理由是_______.

(6)已知:H£03的L=4.4X10,24.7X10"；HaBO,的(=5.8X10T向碳酸钠溶液里逐滴加入硼酸溶液

一(填“有”或“无”)气泡产生，理由是—.

［答案］(1)MgB02(OH)+2ir=Mg2++H3B03

⑵将Fe"氧化为Fe3；将U0?氧化成U0产便于后续过程除去SiO：

221912

(3)MgO或者Mg(0H)2或者MgCO3c(Mg0Xc(OH)=0.2X(lO^^X10-<Ksp［Mg(OH)2］=5.6XIO-,因此不会

产生Mg(OH)2沉淀

(4)趁热过滤

(5)不能加热时促进了MgCL的水解，最终得到氢氧化镁、氧化镁或硬式碳酸镁

(6)无硼酸的酸性比碳酸弱

2.硼酸(HBOs,一元弱酸)在工业上应用广泛.用硼镁矿(含帼0、BO,、Si02及水)制备硼酸及BCL)皿(二硼化机)

82、H20

MH4HCOJV--------NH3

蒸发、结职

.啦史坡一)取T过浓一IBU3r

3Miki过浊、洗涤