专题2-2：主族金属-铍及其化合物

系列二主族金属专题2 皱及其化合物在自然界中，以硅彼石BeSiO(OH)和绿柱矿BeAlSiOi等矿物存在。绿柱石由于含有少量杂质而示出不同4 27 2 3 2 6 8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仃，深绿色的绿柱仃称为祖母绿。皱表而易形成氧化层，减小了金属本身的活性。依据对角线规章，Be与AI的性质相像，这一点与Ll和Mg的相像性原理一样。披一样是典型的两性金属。6,NS反响，生成BeO,Be3N2和BeSBeC碳化物(与AI4C3同类，2 2类似的还有BeCl和AICI3均为共价化合物，易升华，易溶于有机溶剂)，而英他碱土金属的碳化物都是MC2型。22Be+O

^=2BeO,3Be+N2

^=BeN2 32

,Be+S^=BeS类比学AIBe与AI的性质的相像性①二者均不仅能溶于酸溶液，也能溶于碱溶液，放出H》但披、铝与冷的浓硝酸接触，发生“钝化”现象。Be÷2NaOH+2HO=Na[Be(OH)]+H*或Be+2NaOH=NaBeO+HT:2 2 4 2 2 22A1+2NaOH+6HO=2Na[Al(OH)3H或2Al+2NaOH+2H0=2NaA10÷3H↑o2 4 2 2 2 2②二者的氢氧化物均为两性氢氧化物，易溶于强碱溶液。Be(OH)+2NaOH=Na[Be(OH)或Be(OH)+2NaOH=NaBeO+2HO:2 2 4 2 2 2 2Al(OH)3+NaOH=NatAl(OH)或AI(OH)3+NaOH=NaAKh+20。4③彼、铝的盐都易水解。如BeS+2H2O=≥Be(OH)2+H2S,而A12S3也有一样的性质制备①复原BeF,用此法制备存在很多困难，该反响猛烈放热甚至会导致爆炸。且最终体系内物质沸点结晶，导致2Be与MgF2分别比较困难。BeF+Mg^=MgF+Be2 2②电解熔融盐。由于熔融的彼盐几乎不导电或导电性很弱，必需加离子型的盐，如电解NaCl-BeCI或者2LICl-KCl-BeCb熔盐。用線圮塀作电解槽及阴极，阳极是石墨棒。【习题1】其次A的彼在一上条件下可形成化合物Na2BeO2o以下有关彼及其化合物的表达正确的选项是( )A.氧化披不能溶于盐酸: B.氢氧化披易溶于水C.单质钺可溶于氢氧化钠溶液生成氢气；D.NaBeO溶液呈酸性。2 2【答案】C【解析】A.在一泄条件下能形成化合物NaBeO,说明披和铝相像，因此氧化皱是两性氧化物，既能跟强酸反响2 2又能跟强碱反响，故A错误：B.在一立条件下能形成化合物NaBeO,说明披和铝相像，因此氢氧化披不易溶于水，2 2故B错误：C.在一泄条件下能形成化合物NaBeO,说明皱和铝相像，既能跟强酸反响又能跟强碱反响生成氢气，故C2 2正确：D.NaBeO溶液是强碱弱酸盐的溶液，故溶液呈碱性，故D错渓：答案选C。2 2【习题2】铝、皱(Be)及其化合物具有相像的化学性质，如英氯化物分子内键型一样，故英氯化物晶体的熔点都较低。反响：BeCl+NaBeO÷2HO=2NaCl+2Be(OH)l能完全进展，则以下推断正确的选项是2 2 2 2 2NaBeO溶液的pH>7,将英蒸干并灼烧后得到的残留物为Beo2 2BeCl溶液的pH<7,V并灼烧后得到的残留物可能是BeO2Be(OH)2即能溶于盐酸，又能溶于NaoH溶液BeCl水溶液的导电性强，故BeCl是离子化合物2 2【答案】BCA.NaBe。2pH>7,Be(OH)2

2NaBeO灼烧后可得残留物NaBeO故A错误；B.BeCl为强酸弱碱盐，水解呈酸性，溶液的pH<7,将苴蒸干，HCl2 2 2 2 2挥发，水解彻底，得到Be(OH),灼烧后可得残留物BeO,故B正确：C.Be(OH)2性质类似于氢氧化铝，具有两2性，则既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液，故C正确；D.依据化合物在熔融状态下能否导电来推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B亡Cb是离子化合物，故D错误。应选2BC。3】皱铜是力学、化学综合性能良好的合金，广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧披铜元件(含BeO25%.CUS71%、少MFeSSIOj中回收皱和铜两种金属的流程。瞬A∙^HCl

一固体固体：I.皱、铝元素处于周期表中的对角线位巻，化学性质相像。<1〕氢氧化破的电离方程式为 〔2〕滤液A的主要成分除NaoH外，还有 〔填化学式〕，写岀反响I中含彼化合物与过量盐酸反响的离子方程 O<3〕二溶液C中含NaC1、BeCb和少SHCl,为提纯BeCl,选择合理步骤并排序 。2a.参加过量的NaOH b.通入过量的COc.参加过量的氨水2d.参加适量的HCIe.过滤 f.洗涤匚从BeCl溶液中得到BeCl固体的操作是 。2 2〔4〕 二Mno2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫，写出反响匸中CUS发生反响的化学方程式 o匚假设用浓HNO溶解金属硫化物，缺点是 〔任写一条〕。3〔5〕

取皱铜元件IOOOg,最终获得Be的质量为81g,则产率是 。［答案】〔1〕2H・+BeO,-uBe〔OH〕；uBe*+2OH 〔2〕NaSiO.NaBeOBeθ222 3 2 2

+4H∙=Be2∙+2HO2φcefd②在氯化氢的气流中蒸发结晶〔4〕φMnO2÷CuS+2H2SO4=S+MnSO4+CuSO4+2H2O②产生污染环境的气体〔5〕90%【解析J〔I〕M氧OH,也可以电离岀H32H*+BeO22

^Be〔OH〕2―溶液―溶液C彼洞NaOH元件—懑厂BeCi固体m»Be2CUII溶姣=Bej+2OH-：〔2〕A的主要成分除NaoH外，还有：Na2SiO3.Na2BeO2,反响I中含彼化合物与过量盐酸反响的离子方程式为：BeO22+4H-=Be-*+2H2O;〔3〕二溶液CNaC1、BeCl2和少HCl,为提纯BeCl2,选择最合理步骤挨次为：参加过量的氨水过滤，洗涤参加适量的HCI,挨次为：cefd,故答案为：cefd；二从BeCl2溶液中得到BeCl2固体时为了抑制Be”离子的水解，需要在HCl气氛中对BeCl2溶液蒸发结晶：〔4〕二Mno2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质，反响II中CUS发生反响的化学方程式为：Mneh+CuS+2HιS0尸S-MnSobCuS04-2HO二浓硝酸具有氧化性做氧化剂被复原为二氧化氮、NO2气体有毒污HzSO^S滤液1OHO22PH染环境：〔5〕混仟物中Beo质M=IOOO×25%=250g.理论上得到Be的物二HzSO^S滤液1OHO22PHBe物质的#=—^—=9mol,产率=也巴LXlOO%=90%°9g∕mol IOmOl【习题4】披作为一种兴材料日益被重视，有“超级金属…尖端金属…空间金属“之称。工业上常用绿柱石〔3BeOAlO6Sιθ2,还含有铁等杂质〕冶炼彼，一种简化的工艺流程如下：23ι∣②m 渤S⑦真空90»IC 「⑤服眄MO按元素周期表的对角线规章，Be和AI性质相像：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的PH如表。答复以下问题:开头沉淀时开头沉淀时沉淀完全时Fe31 Al3f1.5 333.7 5.0F尹659.7B5.28.8(I)S1O灰石高温下反响生成硅酸钙，2硅酸钙在用硫酸进展酸浸时生成H)SlO3沉淀。(2)步骤二中参加H9)的目的是把氧化为FeH便于铁杂质的除去,发生2Fe2+÷H2θ2÷2H*==2Fe3∙÷2HO:1中得到的沉淀为Fe(OH)3、Al(OH)3,调巧PH既要2产沉淀BP沉淀，依据几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的PH表PH5.0〜5.2。(3)Be和Al性质相像，用NaOH溶液来沉淀Beg会导致Be(OH)被溶解，不NaoH溶液来沉淀Be叫对溶液2可以得到(NHBeF(4)步骤二中(NHBeF过分解反响42 4 42 4生成BeF?：步骤二中，空气中含有氮气和氧气，氮气和氧气都能与镁IXa”“

O×h%χ2发生反响，降低Be的产率。(5)依据题知条件可得披铜合金的质量=^5~ =l-8×103ab(2%加力)III2X25X10；IBo【习题5】著名化学家徐光宪在稀上领域奉献突出，被誉为””稀上界的袁隆平二轮是稀上元素之一，我国蕴藏着丰富的轮矿石(YFeBeSiO),工业上通过如下工艺流程制取氧化锂，并获得副产物彼。2 2 210NaOHI共熔|+侏祈*地t

过捷盐霰过滤

濾渣【II杞矿石杞矿石过滤L滴加竺调叫丽:YAh粉末稀盐酸溶解：：：・轮(Y)的常见化合价为+3价:：：・彼和铝处于元素周期表的对角线位置，化学性质相像:□.FeHYH形成氢氧化物沉淀时的PH如下表：离子开头沉淀时的PH完全沉淀时的PHFe3+2.13.1Y3+6.083将轮矿仃与Y3+6.083 YFeBeSiOio+ NaOH+ 2 2 2

≡⅛

Y(OH)+FeQ+ 3

NaSiO+2 3Na.BeO,+ H.0滤渣二的主要成分是 o试剂A可以是 ■A.NaOH溶液B.氨水C.COD.CaO2用氨水调整pH=a时，a的取值范围是 23)

计算常温下Y”+3HQ=Y(OH)3+3IΓ的平衡常数K= 。(常温下KSP[Y(OH)]=8.0×10-3滤液二参加氨水产生沉淀的离子方程式为 S(7) 操作是 J

BeCl溶液中得到BeCl固体的2 2(8)常见的由B亡Cl?Be的工业方法有两种：二电解法：电解NaCl-BeCl混合熔融盐制备Be：□2热复原法：熔融条件下，钾复原BeCl制备Be。以上两种方法你认为哪种更好并请说明理由 。2【答案】(1〉4 32O8 2 8 2

4 (2)HSiO或HSiCU(3)B(4)2 3 43.1≤aV6.0(或其他合理答案) (5)1.25x1Oa(6)Y3-÷3NH∙HO=Y(OH)1+3NH*3 2 3 4晶时，向溶液中持续通入HCI气体(或在HCl气流中加热蒸F)(8)电解法好，同时能得到工业原料Cb(热复原法好，操作简洁，不产生有毒气体，或其它合理答案)

蒸发结【解析】轮矿NaOH共熔生成Y(OH)3、Fe2O3.Na2SiO3和Na2BeO2,“水Na2SiO3和Na2BeO2溶于水成为滤液I的主要溶质，Y(OH)3、Fez1Ch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与盐酸反响转化为硅酸沉淀，Na2Be0：具有与偏铝酸钠相像的性质，则与过量盐酸反响后转化为BeCl2,因此滤渣II为H’S©或H4SiO4,滤液II为BeCl2、NaCI和过量的HC1,再参加过量氨水，分别Be元素，会生成Be(OH)2沉淀，再加过疑盐酸，得到纯洁的BeCb最终获得副产物Be：另一方而，滤渣I经过稀盐酸溶解后得到YCl3和FeCl3,滴加氨水条件pH,便于分别沉淀Fe元素，得到的滤液中YCl3PH沉淀得到Y(OH)3,最终高温得到Y2O3.(1)铉矿Y2FeBe2Si2O10中，Y显+3价，Be显+2价，Si显+4O可知，Fe的化合价为+2价，与NaOHFe元素转化为Fe2O3,依据得失电子守恒和原子守恒规律结合的产物可得，英化学方程式为：4Y2FeBe2Sι2Oι0+32NaOH-O2高温8Y(OH)3+2Fe2O3+8Na2SιO3-8Na2BeO2+4H2O：(2)滤渣二的主要成分为HSiOSJCHSiO(3)A的目的是为了沉淀Be(OH)2,依据二可知，需要参加弱碱,B项正确,应选B：2 3 4 4(4)用氨水调SipH=a・目的是为了沉淀Fej∖便于与Y”分别，依据给出的Fe3∖YH形成氢氧化物沉淀时的PH表数据町以看出，PH的范国为：3.1SaV6・0(或其他介理答案)：⑸i 应的平衡.K=哄?

c(y3*)CXH^CXOH^^Klc(r3÷>3(O∕-)”^[K(OH)]3

(IXl(TM)38×10^23

=1.25x10•叫(6)滤液二中YHY(OH)3,其离子方程式为：Y”+3NH3・HQ=Y(OH)3j+3NH「(7)Beeh类似于氯化铝溶液•蒸I：时可能会发生水解，因此要想得到BeCl固体，蒸发结晶时，HCI气体(或在HCI气流中加热蒸干)；(8)电解法好，同时能得到工业2原料Ci(或热复原法好，操作简洁，不产生有毒气体，或英它合理答案)。2【习题6】披作为一种兴材料日益被重视，是原子能、火箭、、航空以及冶金工业中不行缺少的贵重BeO,AlO,SiO,23 2Fe’OMllFeO等)为原料制取单质披的工艺流程：滤渣Be 真空 分解 (NH4

结晶∖BeF4：匚披和铝的化学性质相像：丘氯化钺在融熔态时较难电离；IllBe(OH)2在PH>10时会溶解:IvKSP

[Fe(OH)

]=1.0×1O“383 oHH,S04(NH)SO42 4氨水预处理后的绿柱石滤渣］的主要成分是 J在“除铝“过程中铝会以铝［(NH)Al(SO)12HO啲形式析出，则此过程中生成铝彼矶的化学方程4 42 2式为 J“除铁“过程要求不引入的杂质，其操作应为 O在F矿过程中，假设改为参加过量的NaOH溶液，则彼的存在形式是 (填禽子符号人NHF烟气会发生反响：2NHF=NHHFNHNHJiF?代替HF用4 4 4 2 3于雕刻玻璃，反响过程中有NH〈F生成，请写出此反响的化学方程式： O工艺中承受氟化披镁热复原法制取披需要真空环境的缘由是 o氯化披熔盐电解法也可以制取彼，但是在电解过程中需要参加等量的NaC1,参加NaCI的作用是 。皱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Beo的含疑为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的皱铜合金 to工艺流程中产生的含有BC“的废水可以用石灰中和——生物净化法进展净化。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彼的浓度如下图，则为了削减污染，最应选用的PH范带I和温度分别是 (填序号)。PH废水的PHA.9〜11,30二 B.7〜10,30二

Θ∕tC温度对净化跛的影响C.8〜11,35二【答案】(I)SiO(2)(NH4)2SO4+Ah(SO4)3+24H2O=2[(NH)Al(SO)-12HO]2 4 42 2

(3)在滤液中参加适MHO再加适量氨水调整的pHK22止BeMg被氧化增加熔融盐的导电性

(4)BeO2”(5)S1O2+4NH4HF2=S1F4T+4NH4F+2H2O2(7)1.8χl03ab(8)B

防(u(u706050403020235040302023(U∙03:占X(Q£M二0I3579112025303540【解析】用稀硫酸溶解含皱矿绿柱石，英中B亡0、Al2O3.FeQs和FeO均能溶于酸，而S©不溶于酸且不溶于水，经过滤，滤渣二为SiO2,而滤液中主要含有Be?+、AlnF尹、 Fe?+及过量的酸，滤液中参加(NH4)2SO4有铝[(NH4)Al(SO4)2-12H2O]析出，经过过滤除去，到达除铝的目的，连续向所得滤液中参加参加适SH2O2氧化Fe?=再加适量氨水调整的pH,使溶液中FeH完全转化为Fe(OH)3沉淀，再过滤除去，到达除铁的目的，再向滤液中参加氨水、HF,得到(NH4)2BeF4,BeF2,参加镁在高温下反响生成Be,以此解答该题。1SiO2向含AP-的滤液中参加(NHSCU有铝^{iΓ{[(NH)Al(SO)212HO]析出，发生反响的化学方程式为42 4 4 2(NH4)2SO4+Ab(SO4)3+24H2O=2[(NH4)Al(SO4)212H

O]:2KJFe(OH)I=LOxlO-38,当c(Fe3+)=l×10-5mol∕L时，c(OH>J.1s 3

×10

_moL∕L=l×1011moLT,NH-HO3 1NH-HO3 1Be(OHb-→BΘOPH=3：Fe?+,pH≥3,FeH完全转化为OH)沉淀，在不引入的Fe( 3杂质的前提下，正确操作应为向滤液中参加适MHO,再加适量氨水调整的pH≥3;22Be(OH)能溶于NaoHNaoH溶液，Be(OH)会溶于NaoH生成2 2NaBeO,即皱的存在形式是BeO2”;2 2用N比HF^代替HFSIO2能与NHHF反响生成SiE和NHF,发生反响的化学方4 2 1 4程式为SIO+4NHHFSIF4T+4NH4F+2HO:2 4 2 2Be和Mg易在空气中被氧气氧化，则承受氟化皱镁热复原法制取皱需要真空环境，到达防止Be和Mg被氧NaCl,可增加熔融盐的导电性；依据原子守恒，依据条件It该绿柱石理论上能生产含镀量2%的镀铜台金l×10×67%nZ2%当溶液PH7〜1030H时溶液中C(Be)最低，即净化效果最好，故答案为B。【习题7】披是原子能、火箭、、航空、宇宙航行以及冶金工业中不行缺少的一种兴材料。以某地的含氟彼矿(主要成分为BeO.CaF2、AlOFeOSIO2及少量的硫酸盐)为原料，生产工业氧化钺的一种工艺23 23流程如图：：Z25□,Ksp(CaCO3)=&7^0^;KSP(CaSO4>2.5×105：=Be(OH)与AI(OH)性质相像∙2 3答复以下问题：<1)1600C,20%的AhOs反响生成烟气(主要成分为A1F3),该反响的化学方程式为 I浸渣的主要成分为CaSo4、 ・参加氨水中和酸浸液，假设将PH调至8〜9,“沉钺”时产生的沉淀物主要有：

、 、 o“沉彼“后将滤渣参加足疑氢氧化钠溶液提高PH进展“除铁“,披元素参与反响的离子方程式为 然后加适量水稀释进展“水解”，目的是 。假设为高氟皱矿，需在“沉披“前进展“除氟”。工业上“除氟“是参加10%的氨水，并掌握一立的条件，使氟与铝铁形成共沉淀物而除去。依据如图试验数据，选择的试验条件为PH= .水浴加热温度T= 二。IAOo离的沉 %淀 牽 封失3 4PH5

896949

85

95ft：PHBCO

100氧化彼粗产品含有一左量的硫酸盐会影响披的后续冶炼，可用碳酸盐脱除，发生反响：CaSO4(s)+NaCO3(aq)=CaCO3(s)+NaSO4(aq)e通过计算反响的K值说明用碳酸钠脱硫酸根反响的程度大小：2 2 O【答案】(1)Abo3CaF2∣60Q3C2A1F订+3CaO(2)SiO(3)Fe(OH)Be(OH)Al(OH)2 3 2 3Be(OH)>2OH=BeOz22

-HO或Be(OH)?+20H=Be(OH)F-2

稀释使溶液的碱性变弱，BeO2”水解，分别除2C(SO

)

(CaSO)4 SP 4去沉淀中的铝元素 (5)4 95 (6)K= “ “、JAW,K值很大，说明转化反响程度很大

C(COf)K

(CaCO)SP 3【解析】Be0、CaF2、AbO3、Fe2O3.SKh及少量的硫酸盐)经过熔炼，发生反响AlO+3CaF2∣∞πC2AlF3T+3CaO,“熔炼“后的主要成分BeO,CaF.AlO.FeO.SiO.CaO与硫酸反响，因S102与硫酸不反响，而CaSO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・、4Fe3∖Be2∖AlHSO∙Λ等，“沉披“后Fe3∖Be2∖AI卄转化为沉淀Fe(OH)3、Be(OH)2、Al(OH)3,参加氢氧化钠后Be(OH)2、Al(OH)3溶解生成Beo0、AlOy并除去氢氧化铁，最终加适量的水稀释使溶液的碱性变弱，让BeOF-水解转化为Be(OH)2水解得到氢氧化钺。2AlF

依据元素守恒分析，Ag3转化为烟气AlF应为AhOCaF发生复分解反响：AIo+3C^坐M3 3 2T+3CaO3 β“熔炼”后适当冷却参加硫酸进展“酸浸“，BeO.CaF“AkO3、FeO23Slo2、Cao与硫酸反响，因SiO,与硫酸不反响，而CaSO微溶于水，故浸渣的主要成分为CaSO4、SiO4 2<3)酸浸后滤液中的离子主要为H・、Fe3∖Be2∖Al3*.SO*等，参加氨水中和酸浸液，PH8〜9时,Fe3∖Be2∖AlH转化为沉淀Fe(OH)3、Be(OH)Al(OH)2 3o“沉披“后将滤渣参加足量氢氧化钠溶液提高PH进展“除铁“，因Fe(OH)3不与氢氧化钠反响，Be(OH)：、Al(OH)性