Question

【題目】鍺及其化合物被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、催化劑等領(lǐng)域。以鉛鋅礦含鍺煙塵為原料可制備GeO2，其工藝流程圖如下。

已知：GeO2是兩性氧化物；GeCl4易水解，沸點(diǎn)86.6℃

（1）第①步濾渣主要成分有_____________（填化學(xué)式），實(shí)驗(yàn)室萃取操作用到的玻璃儀器有__________________。

（2）第③步萃取時(shí)，鍺的萃取率與V水相/V有機(jī)相（水相和有機(jī)相的體 積比）的關(guān)系如下圖所示，從生產(chǎn)成本角度考慮，較適宜的V水相/V有機(jī)相的值為 。

（3）第④步加入鹽酸的作用__________________________________（答兩點(diǎn)即可），應(yīng)控制溫度的方法及范圍____________________________。

（4）第⑤步反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________。

（5）二氧化鍺可先用次亞磷酸鈉還原為Ge2+，用淀粉溶液作指示劑，用c mol/L碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗體積VmL,列出煙塵中鍺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式________。（有關(guān)反應(yīng)式為：3Ge2++IO3-+6H+＝3Ge4++I-+3H2O，IO3-+5I-+6H+＝3I2+3H2O）。

Answer 1

【答案】（1）SiO2、PbO2 （2分）； 分液漏斗、燒杯 （2分） （2）8 （2分）

（3）中和NaOH，作反應(yīng)物，抑制GeCl4水解 （答對兩點(diǎn)即給2分）；水浴加熱，86.6～100℃（2分）

（4）GeCl4 + （n+2）H2O＝GeO2nH2O+4HCl （2分）（5）3cV×10-3×72.6/a （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)題目中的流程可以看出，含鍺煙塵中含有二氧化鉛，氧化鋅，氧化鍺，二氧化硅，加入稀硫酸過濾 ，溶解的有氧化鋅，氧化鍺，第①步不溶于稀硫酸的濾渣的主要成分為SiO2、PbO2。實(shí)驗(yàn)室萃取操作用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯。

（2）第③步萃取是從生產(chǎn)成本角度考慮，由圖可知有機(jī)萃取劑的用量在V水相/V有機(jī)相的值為8時(shí)比V水相/V有機(jī)相的值為4時(shí)少，此時(shí)萃取率處于較高水平，而有機(jī)萃取劑較貴，從生產(chǎn)成本角度考慮，所以V水相/V有機(jī)相的值為8時(shí)較適宜。

（3）第④步加入鹽酸作用為中和氫氧化鈉，做反應(yīng)物，同時(shí)抑制四氯化鍺水解。要想控制溫度的的最好方法是利用水浴加熱；由于GeCl4的沸點(diǎn)為86.6℃，因此控制的溫度范圍為86.6～100℃；

（4）第⑤步反應(yīng)是四氯化鍺水解得到氯化氫和氧化鍺的晶體，反應(yīng)方程式為：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2nH2O + 4HCl。

（5）消耗碘酸鉀的物質(zhì)的量是0.001cVmol，根據(jù)方程式可知3Ge2++IO3-+6H+＝3Ge4++I-+3H2O可知Ge原子的物質(zhì)的量是0.003cVmol，所以煙塵中鍺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為。