专题2-2：主族金属-铍及其化合物(解析版)

系列二主族金属专题2 铍及其化合物在自然界中，以硅铍石Be4Si2O7(OH)2和绿柱矿Be3Al2Si6O18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。

（1）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，这一点与Li 和Mg的相似性原理相同。

铍相同是典型的两性金属。

（2）还原性：它与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 + O2=====2BeO，3Be + N2=====Be3N2，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H2。

但铍、铝与冷的浓硝酸接触，发生“钝化”现象。

Be＋2NaOH＋2H2O===Na2[Be(OH)4]＋H2↑或Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑；2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑或2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

②二者的氢氧化物均为两性氢氧化物，易溶于强碱溶液。

Be(OH)2＋2NaOH===Na2[Be(OH)4]或Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O；Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]或Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。

③铍、铝的盐都易水解。

如BeS+2H2O Be(OH)2+H2S，而Al2S3也有相同的性质（4）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 + Be②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。

【习题1】第ⅡA的铍在一定条件下可形成化合物Na2BeO2。

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．Na2BeO2溶液呈酸性。

【答案】C【解析】A．在一定条件下能形成化合物Na2BeO2，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Na2BeO2，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Na2BeO2，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．Na2BeO2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。

【习题2】铝、铍(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：BeCl2+Na2BeO2+2H2O＝2NaCl+2Be(OH)2↓能完全进行，则下列推断正确的是A．Na2BeO2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeOB．BeCl2溶液的pH<7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物可能是BeOC．Be(OH)2即能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液D．BeCl2水溶液的导电性强，故BeCl2是离子化合物【答案】BC【解析】A．Na2BeO2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）2反应得到Na2BeO2，灼烧后可得残留物Na2BeO2，故A错误；B．BeCl2为强酸弱碱盐，水解呈酸性，溶液的pH＜7，将其蒸干，HCl挥发，水解彻底，得到Be（OH）2，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，BeCl2水溶液导电性强，不能说明BeCl2是离子化合物，故D错误。

故选BC。

【习题3】铍铜是力学、化学综合性能良好的合金，广泛应用于制造高级弹性元件。

以下是从某废旧铍铜元件(含BeO25%、CuS71%、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。

已知：I．铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似。

（1）氢氧化铍的电离方程式为____________________________________。

（2）滤液A的主要成分除NaOH外，还有____________________(填化学式)，写出反应I中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程____________________________。

（3）Ⅱ溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为提纯BeCl2，选择合理步骤并排序_________________。

a．加入过量的NaOH b．通入过量的CO2 c．加入过量的氨水d．加入适量的HCl e．过滤f．洗涤Ⅱ从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是_________________。

（4）ⅡMnO2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______。

Ⅱ若用浓HNO3溶解金属硫化物，缺点是__________________________________(任写一条)。

（5）取铍铜元件1000g，最终获得Be的质量为81g，则产率是______________。

【答案】（1）2H++BeO22-Be(OH)2Be2++2OH-（2）Na2SiO3、Na2BeO2BeO22-+4H+=Be2++2H2O （3）①cefd ②在氯化氢的气流中蒸发结晶（4）①MnO2+CuS+2H2SO4=S+MnSO4+CuSO4+2H2O ②产生污染环境的气体（5）90%【解析】（1）氢氧化铍具有两性，可电离出OH-，也可以电离出H+，则其电离方程式为2H++BeO22-Be(OH)2 Be2++2OH-；（2）分析可知，滤液A的主要成分除NaOH外，还有：Na2SiO3、Na2BeO2，反应I中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式为：BeO22-+4H+=Be2++2H2O；（3）Ⅱ溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为提纯BeCl2，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HCl，顺序为：cefd，故答案为：cefd；Ⅱ从BeCl2溶液中得到BeCl2固体时为了抑制Be2+离子的水解，需要在HCl气氛中对BeCl2溶液蒸发结晶；（4）ⅡMnO2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：MnO2+CuS+2H2SO4=S+MnSO4+CuSO4+2H2O；Ⅱ浓硝酸具有氧化性做氧化剂被还原为二氧化氮、NO2气体有毒污染环境；（5）混合物中BeO质量=1000×25%=250g，理论上得到Be的物质的量=250g25g/mol=10mol，实际得到Be物质的量=819/molgg=9mol，产率=9mol10mol×100%=90%。

【习题4】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：按元素周期表的对角线规则，Be和Al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：（1）步骤Ⅱ中将熔块粉碎的目的是_________________________；滤渣1的主要成分是______________。

（2）步骤Ⅱ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__________（填序号）。

A.3.3-3.7B.3.7—5.0C.5.0～5.2D.5.2—6.5（3）步骤Ⅱ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Ⅱ的反应类型是___________________，步骤Ⅱ需要隔绝空气的环境，其原因是_____________。

（5）若绿柱石中Be0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。

【答案】（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；SiO 2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H 2SiO 3沉淀。

（2）步骤Ⅱ中加入H 2O 2的目的是把Fe 2+氧化为Fe 3+，便于铁杂质的除去，发生反应的离子方程式为：2Fe 2+＋H 2O 2＋2H +==2Fe 3+＋2H 2O ；从滤液1中得到的沉淀为Fe （OH ）3、Al （OH ）3，调节PH 既要Fe 3+和Al 3+沉淀完全又不能使Be 2+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Be 2+会导致Be(OH)2被溶解，不宜使用NaOH 溶液来沉淀Be 2+；对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可以得到(NH 4)2BeF 4 固体。

（4）步骤Ⅱ中(NH 4)2BeF 4通过分解反应生成BeF 2；步骤Ⅱ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=1a%9%252%b ⨯⨯⨯=1.8×10-3ab （或 ）吨。

【习题5】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(Y 2FeBe 2Si 2O 10)，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：Ⅱ．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；Ⅱ．Fe 3+、Y 3+形成氢氧化物沉淀时的pH 如下表：（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__________________。